氧化应激与心肌
(整理)氧化应激心室重塑

心肌梗赛后氧化应激和左心室重塑1、背景2、氧化应激和心肌梗塞导致心衰和重塑3、活性氧是细胞外信号微粒4、氧化应激和炎症因子调控心肌细胞死亡的分子机制5、在氧化应激中凋亡激酶ASK1是关键角色6、左心室重塑的发展7、对逆转重塑的看氧化和抗炎治疗8、结论摘要:在急性心肌梗塞,活性氧(ROS)是由心脏局部缺血特别是再灌注后产生。
ROS直接破坏细胞膜造成细胞死亡。
然而,活性氧也促进复杂炎症细胞因子传到信号。
E.g.举例来说,肿瘤坏死因子@、白细胞介素-1、P、6,在局部缺血的部位和围绕心脏做一个主要反应。
炎症细胞因子在和ROS链反应中控制细胞生存和死亡。
ROS和炎症细胞因子都是心脏抑制物,主要取决于细胞内的Ca+超载,通过增大线粒体膜的通透性,造成死亡(线粒体通透性的改变)凋亡信号调节激酶是一种活性氧敏感的物体,活性蛋白激酶是被很多强信号激活,而且能激活因子KB和其他转录因子,小鼠上ASK-1在急性心梗上可能是一种减少左心室重塑的靶点。
ROS和炎症细胞因子诱导能够降低细胞外形的金属蛋白酶的结构,造成肌原纤维下滑,因此左心室扩张,组织修复增强了心肌衰弱和血管生成。
因此左心室重塑范围是一种只要急性心肌梗死预后的标志(预测器)。
左心室重塑的治疗尤为重要。
正文梗死后的重的结构变化structural event是左心室重塑。
重塑的心脏内外的结构变成心肌,elicits(引出)的结构变成了左心室的壁。
FURTHER(长期)对左心室壁的机械负荷左室扩大(dilatation)因此左心室重塑的范围可能是死亡率和心肌梗死患者死亡率的预言因素。
左心室重塑潜在的原理是多因子的(multifactoral)。
局部缺血后(ischaemic espisode)重塑的时序过程会涉及很多生物反应:i 局部缺血和心肌细胞死亡。
Ii在受损的心肌氧化应激oxidative stress)和心肌细胞死亡。
Iii、心衰反应取决于活性氧和梗塞因子的产生。
氧化应激和细胞凋亡在心肺复苏中的作用分析

氧化应激和细胞凋亡在心肺复苏中的作用分析心肺复苏是指在疾病或意外导致心跳和呼吸停止时,通过一系列的急救措施来恢复患者的心跳和呼吸以重获生命的过程。
而在心肺复苏中,一些生命节律方面的监测和维护显然是必要的,如心跳和呼吸频率的监测和支持,但是这些都不足以维护患者的生命。
氧化应激和细胞凋亡在心肺复苏中发挥着核心的作用,那么它们对心肺复苏的影响是怎样的,现在我们就来分析一下。
首先,我们需要了解什么是氧化应激和细胞凋亡。
氧化应激是指在细胞环境中出现的一种失衡状态,即细胞内氧化过程和抗氧化过程之间的失衡,这种失衡会导致细胞内氧化物含量的增加,并对脂质、蛋白质和DNA造成不同程度的损伤。
而从细胞层面来说,氧化应激是由体内外氧化剂或其他物质产生的内源性或外源性的压力导致的。
而细胞凋亡则是细胞受到某些刺激而遭受伤害,从而导致其自我消除的一种形式。
也就是说,细胞通过细胞外或细胞内的信号来释放细胞死亡程序,最终引导自身的死亡。
通常,细胞凋亡是维护身体组织稳态和免疫系统正常运作的方式。
在心肺复苏中,氧化应激和细胞凋亡的耗散和稳定对于患者的生命恢复是至关重要的。
细胞凋亡可以被极端的心肺复苏损伤所诱导,而在这样的情况下,细胞凋亡会诱导心血管术后的败血症。
因此,减轻氧化应激和细胞凋亡的影响在心肺复苏中是必要的。
据研究表明,强的氧化应激和激活的细胞凋亡会在心肺复苏中引起严重的炎症反应、细胞损伤和细胞死亡,增加死亡率。
一些研究发现,调节氧化应激和细胞凋亡并提供支持是改善心肺复苏的可能性因素之一。
与此同时,对于氧化应激和细胞凋亡的调节,一种被广泛研究的物质是乙酰半胱氨酸(简称NAC),这是一种抗氧化剂,被用于预防细胞中的氧化剂,同时具有保护细胞功能和促进细胞存活的作用。
此外,钾是心肌细胞激活的信号分子,与心肌细胞毒性应激和乳糜样液体有关,腹腔注射或静脉注射钾被认为是治疗异丙酚过剩引起的弥散性血管内凝血和循环抑制的有效方式。
总之,氧化应激和细胞凋亡在心肺复苏中是很重要的因素,而调节它们的作用和耗散也是很有意义的。
氧化应激与心血管疾病的关系

氧化应激与心血管疾病的关系在现代社会中,心血管疾病成为了人们健康的主要威胁之一。
而其中一种导致心血管疾病的重要机制就是氧化应激。
氧化应激是指机体内自由基和抗氧化物质之间平衡失调的状态,进而导致自由基过量产生,从而对细胞、组织和器官造成损伤。
本文将探讨氧化应激与心血管疾病之间的关系,并介绍一些预防和治疗心血管疾病的方法。
氧化应激与心血管疾病之间存在着紧密的关联关系。
在正常情况下,机体内自由基和抗氧化物质之间是处于平衡状态的,可以抵消自由基的损害作用。
然而,当机体面临各种不良刺激因素时,如高血压、高血糖、高血脂、吸烟、肥胖等,这个平衡状态就会被打破,导致自由基的产生增加,抗氧化物质的活性降低,从而引发氧化应激。
氧化应激对心血管系统的损害主要体现在以下几个方面。
首先,氧化应激会导致内皮细胞功能异常。
内皮细胞是血管的内层,具有调节血管张力、抑制血小板凝集和白细胞粘附等重要功能。
然而,氧化应激会抑制一氧化氮(NO)的产生,从而导致血管收缩、血小板凝聚和炎症反应的加剧。
其次,氧化应激还会损伤血管壁的结构和功能。
自由基可以氧化低密度脂蛋白(LDL),形成氧化LDL(ox-LDL),进而诱导血管内膜炎症、纤维斑块和斑块破裂,最终导致动脉粥样硬化的发生。
此外,氧化应激还会增加血栓的形成和破裂,进一步加重了心血管疾病的风险。
为了预防和治疗氧化应激引起的心血管疾病,我们可以采取一些措施来提高抗氧化能力。
首先,饮食是重要的因素之一。
选择富含抗氧化物质的食物,如蔬菜、水果、全谷类和坚果等,有助于提供丰富的抗氧化剂和维生素,从而抵御氧化应激。
其次,适量的体育锻炼也是一种有效的方法。
运动可以增加机体的抗氧化能力,促进血液循环,改善心血管状况。
此外,保持健康的生活习惯,如戒烟限酒、保持良好的心理状态和睡眠等,也是预防心血管疾病的重要手段。
对于已经发生心血管疾病的患者,适当的药物治疗和生活调节同样重要。
例如,一些药物如他汀类可降低血脂,阿司匹林可以抑制血小板凝聚,ACE抑制剂和α-受体阻滞剂等可以降低血压,从而减少心血管事件的风险。
线粒体能量代谢和氧化应激与心肌肥厚的关系

DOI:10.3969/j.issn.02539926.2018.06.017 作者单位:046000 长 治 医 学 院 研 究 生 学 院(王 俊 杰);长
治 医 学 院 附 属 和 平 医 院 骨 科 (李 红 倬 ) 通 信 作 者 :李 红 倬
也已 发 现,心 力 衰 竭 常 常 都 伴 随 着 mtDNA 缺 陷[3]。同时,mtDNA 拷 贝 数 的 降 低 也 在 心 力 衰 竭 的发生发展中发挥着重要的作用。
· 660 ·
山 西 医 药 杂 志 2018 年 3 月 第 47 卷 第 6 期 ShanxiMedJ,March2018,Vol.47,No.6
线粒体能量代谢和氧化应激与心肌肥厚的关系
王俊杰 李红倬
静脉铁剂的补充和氧化应激、心肌梗死的关系

静脉注射铁剂可促进贫血改善,有助于减轻心脏负担。
但铁与动脉硬化的发生有一定关系,铁超负荷增加心血管病的发生及死亡的危险,原因是铁作为生物体内的氧化剂,参与动脉粥样硬化的形成、促进血管损伤后血栓形成、内皮细胞损伤和功能障碍、加重心脏损伤后心肌纤维化及新生内膜的形成。
从而促进缺血性心脏事件的发生。
具有催化活性的游离铁能引起氧化应激,导致脂质过氧化.并进而产生更多的自由基和促炎性物质。
Fishbane S.Safety in iron management.Am J Kidney Dis.2003,42 Suppl 5:S18-S26(IF:5.756)文中列举了很多蔗糖铁确能增加氧化应激和感染的风险。
血管内皮细胞和近曲肾小管对氧化应激引起的损伤敏感。
较长时间应用蔗糖铁后动脉硬化及肾小管损伤增加。
Abhijit V. Kshirsagar,et al.Intravenous Iron Supplementation Practices and Short-Term Risk of Cardiovascular Events in HemodialysisPatients.PLOS ONE指出,Strategies favoring large doses of intravenous iron were not associated with increased short-termcardiovascular morbidity and mortality. Investigation of the long-term safety of the various intravenous ironsupplementation strategies may still be warranted.即大剂量的静脉铁剂补充和短期内心血管病的发生率和死亡率没有明确关系。
2006年美国肾脏病基金会肾脏病生存质量指导(NKF.KDOQI)指出,对于慢性肾脏病(CKD)患者要求血清铁蛋白>200 ng/mL(血透)或>100 ng/mL[腹膜透析(腹透)及非透析依赖者,同时要求转铁蛋白饱和度>20%,对血透患者强烈推荐应用静脉铁剂。
氧化应激心肌细胞prohibitin表达与分布变化及其生物学意义

3基金项目:国家自然科学基金资助课题(30570753)收稿日期:2006203231;修回日期:2006212228作者简介:任 哲(19792),女,内蒙古包头人,硕士在读,从事应激医学研究。
△通讯作者氧化应激心肌细胞prohibitin 表达与分布变化及其生物学意义3任 哲,钱令嘉△,杨志华(军事医学科学院卫生学环境医学研究所,天津300050)摘要 目的:探讨prohibitin 在氧化应激心肌细胞中的表达与分布变化的特点及其在心肌细胞损伤中的意义。
方法:H 2O 2干预体外培养乳鼠心肌细胞,建立氧化应激心肌细胞损伤模型;采用生物化学法检测细胞培养液中LDH 活性及M TT 实验观察心肌细胞损伤程度;以Western 印迹法检测氧化应激时prohibitin 蛋白表达变化与分布变化;线粒体H +2A TPase 合成活力实验检测线粒体氧化磷酸化功能;流式细胞术检测线粒体跨膜电位。
结果:氧化应激组LDH 活性显著高于对照组,而细胞存活率低于对照组34151%~6515%;线粒体H +2A TPase 合成活力降低60%;氧化应激组线粒体跨膜电位显著低于对照组;心肌细胞prohibitin 表达水平在H 2O 2处理3h 出现升高然后回落到正常水平,线粒体prohibitin 表达水平高于对照组。
结论:氧化应激心肌细胞prohibitin 表达水平代偿性增加并有向线粒体移位的趋势,氧化应激导致心肌细胞线粒体功能障碍。
关键词: prohibitin ; 氧化应激; 线粒体; 心肌损伤中图分类号:R363文献标识码:A文章编号:100026834(2007)022******* 在一些损伤因素的作用下,细胞内的氧化代谢物增加,或细胞中抗氧化机制不足时,促使活性氧堆积,对细胞产生毒性,这种氧化和抗氧化的不平衡就是氧化应激[1]。
近年来的研究表明,氧化应激是多种不利因素,如运动、心理应激、缺血、缺氧等造成心肌细胞损伤的共同机制。
氧化应激在心肌缺血再灌注损伤中的研究进展

四、展望
随着对氧化应激在MI/RI中作用的深入理解,针对ROS的抗氧化治疗逐渐成为 防治MI/RI的新方向。然而,抗氧化治疗的效果和应用仍需进一步研究确认。 未来的研究应该从抗氧化剂的研发、抗氧化治疗联合其他治疗方法的应用等方 面入手,以期为临床提供更有效的治疗方法。
综上所述,基于氧化应激的心肌缺血再灌注损伤研究取得了一定的进展。深入 了解氧化应激在MI/RI中的作用机制和防治策略有助于开发更有效的治疗方法, 改善患者预后和生活质量。
1、药物:使用抗氧化药物可以减轻氧化应激对心肌的损伤。一些研究证实, 给予抗氧化药物如NAC、褪黑素和维生素C等可以有效地保护心肌免受再灌注损 伤。此外,一些新型的抗氧化药物也在研发中。
2、手术:在手术方面,一些研究探讨了经皮冠状动脉介入治疗(PCI)对心肌 缺血再灌注损伤的影响。通过改善冠状动脉血流,PCI可以减轻再灌注引起的 氧化应激反应,从而保护心肌。
二、氧化应激的细胞信号转导
ROS在MI/RI中的作用复杂,它可以激活多种细胞信号转导通路,如MAPK、NFkB和PI3K/Akt等。这些通路与炎症反应、细胞凋亡和坏死等密切相关。例如, ROS可以激活MAPK通路,促进细胞内多种基因的表达,进而引发氧化应激反应。 此外,ROS还可以激活NF-kB通路,促进多种炎症因子的表达,加重炎症反应。
谢谢观看
研究现状
氧化应激在心肌缺血再灌注损伤 中的作用机制
当心肌处于缺血状态时,能量代谢障碍导致细胞内钙离子超载,线粒体受损, 进而引发炎症和氧化应激反应。此外,再灌注过程中大量氧自由基的产生也是 导致心肌损伤的重要因素。这些自由基可攻击生物膜脂质、蛋白质和核酸,引 起细胞死亡和心肌功能障碍。
相关研究进展
3、干预:除了药物和手术,还有一些干预措施可以减轻氧化应激对心肌的损 伤。例如,对高危患者进行强化降脂治疗可以降低血脂水平,减少氧自由基的 产生,从而降低心肌缺血再灌注损伤的风险。此外,早期康复运动、饮食干预 和抗氧化营养补充等非药物治疗方法也受到。
氧化应激对心肌细胞死亡的影响机制研究

氧化应激对心肌细胞死亡的影响机制研究心脏是我们人体中最重要的器官之一,它的运转能够保证我们身体正常的基础代谢。
但是,随着现代社会的发展,人们越来越多地面临着心血管疾病的风险。
而心肌细胞死亡作为一种重要的心血管疾病表现,已经成为了大家关注的焦点。
很多研究表明,氧化应激是心肌细胞死亡的主要原因之一。
在这篇文章中,我将从心肌细胞的死亡机制入手,讲解氧化应激对心肌细胞死亡的影响机制。
心肌细胞的死亡机制研究表明,在正常情况下,心肌细胞运转所需要的能量主要来自于有氧代谢过程,而不需要靠无氧代谢来供能。
但是,当细胞发生损伤或者缺氧时,有氧代谢出现障碍,细胞无法正常运转,这时便会进入到无氧代谢状态。
而无氧代谢不仅效率低下,还会产生大量的代谢废物,例如:自由基、ROS等。
这些代谢废物会大量积聚在心肌细胞内,引发氧化应激反应。
这个过程会导致心肌细胞逐渐发生损伤和死亡。
氧化应激反应是指在某些细胞状态下,因代谢产物或环境影响而产生的生化反应过程。
这些生化反应主要表现为自由基与抗氧化剂之间的平衡失调。
自由基是由一个没有未配对电子的原子或分子组成的反应性物质,它们在分子内进行还原和氧化反应时,通常容易反应,因此有很强的氧化力。
随着氧化作用的发生,自由基衍生出来的一系列物质会导致细胞内蛋白结构受到损伤,酶机能受到抑制,线粒体的功能降低,细胞内的一系列生化反应受到干扰,最终导致心肌细胞的死亡。
氧化应激反应的平衡主要由抗氧化物质来维持。
抗氧化物质是指一些具有清除、防止和延缓氧化反应进程的物质。
它在分子内发挥作用时,会有主动式的成分与氧化物质进行还原反应。
这样,就可以达到维持氧化还原平衡的目的。
然而,如果心肌细胞内自由基的产生速度大于抗氧化物质的清除速度,那么心肌细胞内的氧化应激反应就难以避免。
那么,在心肌细胞内氧化应激反应增加的情况下,我们该如何预防心肌细胞死亡呢?针对这个问题,我们可以采取两种方法。
一是通过加强抗氧化物质的供应,帮助维持心肌细胞内的氧化还原平衡,减少氧化应激反应的发生。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
氧化应激与心肌1957年美国克里夫兰临床中心,首先将大隐静脉搭桥术应用于冠心病病人,此后冠状动脉粥样硬化性心脏病血运重建治疗快速发展。
冠状动脉溶栓术、经皮冠状动脉成形术、冠状动脉支架植入术、冠状动脉旁路手术已成为挽救缺血心肌的重要治疗方式。
但血流恢复本身也会引起显著的损伤,部分患者在血供恢复后,出现细胞超微结构变化、细胞代谢障碍、细胞内外环境改变,导致缺血再灌注损伤(ischemia/reperfusion-associated tissue injury,IRI),临床表现为心律失常、心力衰竭等。
IRI也出现在心脏手术、心脏移植、心肺复苏等临床情况后。
目前研究表明细胞IRI的机制主要包括:氧自由基含量增多、细胞内钙超载、线粒体膜去极化等。
氧化还原失衡是IRI发生的重要起始因素,但其机制和细胞中存在的保护机制尚不完全明确,本文重点对氧化应激与心肌IRI的研究进展做一综述。
1.氧化应激和ROS氧化应激(oxidative stress,OS)主要是由于内源性和(或)外源性刺激引起机体代谢异常而骤然产生大量活性氧簇(ROS)。
ROS是指在外层电子轨道含有一个或多个不配对电子的原子、原子团或分子,包括超氧阴离子(O2- ·)、过氧化氢(H2O2)、过氧亚硝酸盐(ONOO-)和羟基自由基(·OH)。
ROS作为第二信使介导了许多生理性与病理性细胞事件,包括细胞分化、过度生长、增殖及凋亡。
超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶和过氧化氢酶作为体内清除自由基的重要物质,在维持体内氧化还原平衡方面发挥重要的作用。
但在IRI过程中,参与合成ROS的酶体系增多,且活性更强,如NADPH氧化酶、线粒体黄素酶、黄嘌呤氧化酶、未偶联的一氧化氮合酶、细胞色素P450、脂氧合酶、环氧合酶和过氧化物酶体,ROS的生成量明显高于细胞内的清除能力,导致氧化还原失衡。
ROS虽然半衰期很短,但具有极强的氧化活性,与细胞内脂质、蛋白质、核酸等生物大分子发生过氧化反应,造成细胞结构损伤和代谢障碍。
2.ROS的主要来源NADPH氧化酶是细胞内ROS的最主要来源,是由催化亚基gp91phox或其同系物,即非吞噬细胞氧化酶1~4(NOX1~4) 、双功能氧化酶1~2(Duox1~2) ,跨膜亚基p22phox,胞浆亚基p47phox、p67phox等蛋白分子共同组成的多亚基蛋白复合体。
NOX家族蛋白亚型与跨膜亚基、胞浆亚基结合并组装成有活性的复合体后发挥其生物学功能。
活化的NADPH氧化酶复合物与NADPH结合并释放2个电子,通过黄素腺嘌呤二核苷(FAD)传递给亚铁血红素,与细胞膜的外侧的2个氧分子结合生成O2-,最后生成H2O2、过氧化硝酸盐(ONOO-) 、羟基团(-OH) 及其它基团[1,2]。
NOX源性的ROS在维持机体稳态中是把双刃剑,NOX源性ROS 一方面在氧化还原信号通路中起到了第二信使作用,参与多种细胞生理功能;另一方面,在高血压、动脉粥样硬化以及心肌IRI的病程中发挥了重要作用,因此单一抑制NOX活性对治疗心肌IRI并不是最好的选择。
Vincent等[3]研究发现在30分钟缺血-24小时再灌注小鼠模型中,NOX4基因敲除组与NOX1和NOX2敲除组相比,表现出更大面积的心肌梗死,提示内源性NOX4 在H/R损伤中可能发挥着心肌细胞保护作用。
黄嘌呤氧化酶(XO)是IRI中ROS产生的另一重要来源,与合成抗氧化剂尿酸的黄嘌呤还原酶(XDH)作用相反。
XDH/XO活力受细胞因子、细胞内化学物质及激素的调节。
细胞缺血时XO活力升高,并且A TP分解产物次黄嘌呤积聚,再灌注时O2大量介入,次黄嘌呤和氧在XO作用下反应生成O2- ·和H2O2。
有研究指出,XO不仅通过合成ROS参与心肌缺血再灌注损伤,XO本身可以与白细胞产生相互作用,造成微循环阻塞,导致再灌注的无复流现象。
此外,XO可以直接损伤血管内皮细胞(EC)或通过ROS间接损害EC,影响心肌血流再灌注[4]。
3.ROS与细胞损伤氧化应激反应中ROS急剧增多,造成细胞内生物大分子损伤。
ROS与细胞膜的氧化反应主要是细胞膜磷脂分子中不饱和脂肪酸的过氧化,生成脂质过氧化物,再经过氧化物酶分解生成丙二醛(MDA),最终磷脂结构发生变化,生物膜受到严重损伤,细胞膜和细胞器膜的液态性、流动性降低,通透性升高,造成细胞肿胀、细胞内肌红蛋白和肌钙蛋白等大分子蛋白外渗;溶酶体膜的不稳定引起溶酶外泄,激活细胞自噬通路;内质网膜受损引起Ca2+释放进入胞质导致细胞内钙超载,同时诱导内质网应激及其相关的凋亡通路。
蛋白质的过氧化反应引起酶蛋白的失活,如线粒体内膜上与能量代谢有关的酶如细胞色素C还原酶、柠檬酸合酶等活性下降将导致线粒体能量代谢障碍;细胞膜受体、离子通道和肌浆网钙泵蛋白的过氧化引起细胞信号通路传导功能障碍和正常生理调节功能受损。
ROS对核酸的直接攻击造成DNA断裂和染色体畸变。
4.膜结构与氧化应激已经认识到I/R可以引起细胞膜磷脂的损伤,膜结构流动性和稳定性受损,膜稳定剂应用组与对照组相比,LDH、特异性肌钙蛋白(cTnI)的释放明显减少,细胞内Ca2+超载减弱,细胞凋亡介导因子caspase-3活性完全受抑[5]。
但细胞膜的损伤也是IRI的重要机制,细胞氧化应激损伤参与其中,在缺氧-复氧造成的IRI模型中应用膜稳定剂和应用抗氧化剂可以起到相似的细胞保护作用[5]。
脂筏(LR)是鞘脂和胆固醇在生物膜上构成一种微区结构,质膜微囊(Caveolae)是脂筏的一种。
它们参与信号转导和物质运输,能把激素、生长因子及胞外调节分子的信号传入胞内,在信号转导中发挥枢纽作用。
Caveolae与内皮型细胞一氧化氮合酶(eNOS)、NADPH 氧化酶等共同形成信号平台。
Caveolae的标志蛋白陷窝蛋白-1(Caveolin-1)通过与NOXs、p22连接,将NADPH氧化酶定位在小窝上,这些与细胞氧化应激反应相关的功能性复合物形成氧化还原信号平台。
富集Caveolin-1的质膜微囊影响NADPH氧化酶的组装、移位和ROS介导的信号转导[6,7]。
通过Caveolin-1 siRNA敲除Caveolin-1可以抑制脂筏所介导的NADPH氧化还原信号激活[8]。
缺少膜胆固醇的平滑肌细胞细胞模型中,外界不良刺激诱导的ROS的合成和细胞增殖水平降低[9]。
但也有研究发现Caveolae不仅参与细胞的IRI过程,同时也起着保护作用[10]。
在心肌、脑、后肢缺血性损伤模型中,Caveolin-1基因敲除小鼠与野生型相比,表现出更严重的损伤程度[11]。
质膜微囊的组成除Caveolin-1外,还有Caveolin-2、Caveolin-3等。
Caveolin-2具有增强质膜微囊内部结构的作用,但并不影响微囊中其他成分的表达。
而在相同条件下Caveolin-3敲除的小鼠与对照组相比,IRI显著并出现线粒体肿胀,七氟醚、替普瑞酮等可通过此途径发挥对心肌的保护作用[12,13]。
5.线粒体与氧化应激线粒体参与心肌细胞IRI的主要机制包括ATP生成减少、Ca2+过荷、ROS大量产生及线粒体膜通透性转换孔(mPTP)持续开放等,各机制之间相互关联、相互影响,共同介导了心肌I/R过程中的线粒体功能障碍,最终导致细胞凋亡、组织损伤。
线粒体不仅是ROS 介导细胞氧化损伤的主要靶点,也是ROS产生的重要位点,再灌注损伤是造成线粒体ROS 生成的重要原因之一。
线粒体电子传递链是ROS生成的重要来源,生理状态下,线粒体中的呼吸链利用分子氧进行氧化磷酸化产生A TP,但在心肌IRI过程中,由复合物I、II、III、IV及电子载体组成的电子传递链,其完整性遭到破坏,复合物I、III成为ROS电子来源,如复合体III的Q循环中Q0位点中半醌自由基(UQH·)是O2- ·的单电子来源,还原细胞色素C(Cyt-C)是生成H2O2的双电子供体。
线粒体呼吸链产生的O2- ·和H2O2构成生物体内最大数量ROS的恒定来源。
过量产生的ROS损害线粒体的膜系统,影响线粒体膜两侧的质子梯度,引起膜结构蛋白质和脂质过氧化,膜通透性增加,电子传递链活性的进一步下降,形成恶性循环,最终造成线粒体破裂[14,15]。
虽然线粒体电子传递链上ROS生成的具体位点尚有争议,但呼吸链电子传递受阻仍然是呼吸链大量生成O2- ·和H2O2等ROS的必要条件。
生理情况下线粒体通透性转换孔(mPTP)具有间断性开放的功能,维持线粒体基质与外室之间的物质平衡,但在持续氧化应激、ROS过量蓄积、Ca2+超载的情况下,mPTP不可逆性持续开放。
mPTP的开放一方面引起线粒体内外离子平衡失调,线粒体膜电位(ΔΨm)迅速下降,线粒体肿胀,ATP耗竭,甚至细胞死亡。
另一方面,mPTP的开放会导致Cyt-C 释放进入胞浆,启动caspase级联凋亡反应,最终引起细胞凋亡。
但Abdallah Y等的研究提示,在I/R中,线粒体内Ca2+超载是mPTP不可逆开放的原因,ROS过量生成是mPTP开放后的一种结果。
总之,mPTP开放、线粒体功能障碍、氧化应激相互影响,构成心肌细胞IRI 的重要机制[16,17]。
线粒体DNA(mtDNA)缺乏结合蛋白的保护和完善的损伤修复系统,直接暴露于氧化磷酸化过程中产生的高反应性氧中,氧化损伤是mtDNA突变的主要原因。
心肌I/R中,ROS 过量生成,致使核酸分子发生过氧化反应且无法修复,相应结构蛋白组分表达缺失,又将引起呼吸链中断,膜电位崩溃,A TP合成受阻,ROS生成增多,形成恶性循坏直至线粒体崩解,细胞凋亡、坏死。
Y ue R等[18]研究证明番茄红素可保护IRI诱导的心肌细胞mtDNA氧化损伤。
6.细胞核与氧化应激细胞核膜也是细胞膜结构的一种,将真核细胞的细胞核和细胞质隔离开来。
附着在细胞核膜上的核三磷酸核苷酶(NTPase)为核质物质交换提供能量,脂质过氧化反应抑制NTPase 活性,mRNA和蛋白多肽的转运受到影响[19]。
心肌细胞中的肌球蛋白除参与心肌细胞收缩以外,位于细胞核中的肌球蛋白还可以作为一种核转录因子,肌球蛋白调节轻链(MLC20)能够与NOX2基因启动子上游靶序列结合,调控NOX2的表达[20]。
脑组织IRI模型中,肌球蛋白调节轻链激酶(MLCK)上调MLC20的磷酸化水平,增加NOX2和NOX4的表达,促进IRI中的氧化应激反应,MLCK的特异性抑制剂ML-7抑制上述反应的发生,与NOX抑制剂DPI具有相似的细胞保护效应[21]。
细胞核对于氧化应激反应具有一定的保护能力,如沉默信息调节因子1(Sirt1)。
Sirt1是Sirtuins 家族成员之一,具有相当高的NAD+ 依赖性组蛋白脱乙酰化酶的活性。