黄嘌呤氧化酶与心肌缺血再灌注损伤

《国外医学》麻醉学与复苏分册１９９７年第１８卷第３期　·１７９·　门　矾　黄嘌呤氧化酶与心肌缺血再灌注损伤　

河南医科大学一附院麻醉科（４５００５２）　穆军升　综述　马君志孙瑞广　审校　摘要本文通过综述黄嘌呤氧化酶（ｘｏ）在心肌缺血再灌注损伤病理中的作用和它的生化、分布、生理、病　生特性，特别是近年ＸＯ免疫组织化学研究的逐渐深入．初步证实了ＸＯ抗体在人体中的高浓度存在以及ＸＯ的自　身损伤作用．同时，在人类心脏中也检测到了ＸＯ，说明ＸＯ在心肌缺血再灌注损伤中起了非常重要的作用　关键词黄嘌呤氧化酶（ｘｏ）｝心肌缺血再灌注损伤　

１背景　在一些心脑冠脉搭桥术死亡病例中心肌有　大片出血性坏死，这是急性心肌缺血后，正常血　液的再灌注可导致缺血心肌的进一步损害，这　种因再灌注引起的异常现象称为“再灌注损伤”　（ｒｅｐｅｒｆｕｓｉｏｎ　ｉｎｊｕｒｙ）＿１］　但是这种“再灌注损　伤”是否确实由再灌注或再氧合过程所引起，还　是仅仅暴露了先已存在的不可逆损伤，目前还　有争论。　２黄嘌呤氧化与心脏再灌注损伤　２．１在缺氧早期，心脏尚能提供原有储备的能　量，心肌细胞可以维持或恢复原有的结构和生　理功能。但缺血持续一段时间后，这些可复性病　理改变可能转变为不可逆性病理损害。随着研　究的深入，黄嘌呤氧化酶（ＸＯ）及次黄嘌呤　（Ｈｘ）／ｘＯ系的作用和心肌缺血再灌注损伤关　系显得日益重要。　２．２在最早研究ｘＯ在心肌缺血再灌注损伤　中的作用是通过其产生自由基来实现的０：。ＸＯ　属需氧脱氢酶类，是体内核酸代谢中的一重要　酶。它由两个分子量为１４００００的亚基组成，每　个亚基内含有一个钼原子、两个Ｆｅ：ｓ　（ｓＲ）　原　子簇和一个黄素腺嘌呤二核苷酸（ＦＡＤ）。正常　浓度时，ＸＯ对人体组织无损伤。在缺血后ＸＯ　升高并释放人循环中，由于ＸＯ半衰期很长，故　引起了组织损伤０］。　２．３　ＸＯ主要存在乳汁和肝脏中，在肠上皮细　胞中亦较丰富，在心血管系统中则存在于毛细　血管内皮细胞内。血管内皮细胞（以下简写为　ＥＣ）为衬贴于心血管内脏表面的单屡扁平细　胞。ＥＣ保持扁平形状需消耗能量，如细胞产生　能量的功能丧失，则细胞趋于圆形或肿胀。心脏　和大多数血管的ＥＣ为连续内皮，毛细血管的　ＥＣ则因功能特点不同而结构较为复杂多样。　冠状血管内皮细胞约占心脏重量的２　至３　，　绝大部分位于微血管内。所以在心脏中，ＥＣ是　ＸＯ产生自由基（ＯＦＲ）的主要场所。以往认为　ｘＯ只存在于ＥＣ胞浆中，最新研究发现ｘＯ也　存在于ＥＣ胞膜表面，通过硫酸葡萄糖胺束缚　联在胞膜表面　正常时只有１０　ＸＯ呈氧化　型存在，特别是在ＥＣ几乎都呈还原型。心肌缺　血与ＥＣ功能关系密切，实验及临床研究都证　实了这一种相关性。Ｌｅｆｅｒ等在动物实验中发　现，心肌缺血再灌注后ＥＣ的功能可发生紊乱，　这种再灌注早期ＥＣ功能的紊乱似由于ＯＦＲ　产生所致　］。这可能由于心肌缺血导致ＸＯ活　性升高，ＸＯ直接损伤ＥＣ或通过ＯＦＲ问接损　害ＥＣ。　３黄嘌呤酶的类型间相互关系及分布　３，１黄瞟呤酶有三种类型：氧化型（ｘＯ）、还原　型（ｘＤ）、氧化还原型（ｘＯＤ）。ｘＯ的生理功能　尚不完全清楚。痛风是尿酸增多症，可用ＸＯ抑　制剂别嘌呤醇来治疗。黄嘌呤尿症是ＸＯ减少　导致的疾病０］。最近在体内体外试验中有大量　证据证明ＸＯ在小肠铁离子吸收及铁在肝脏代　谢中起到重要作用。食物中的铁以亚铁形式吸　

维普资讯 http://www.cqvip.com ·ｌ８０·　１　９９７年第ｌ８卷第３期　收，在粘膜细胞中被ＸＯ氧化成三价铁．ＸＯ促　进Ｆｅ结合到转运铁。用钨加入食物中喂大鼠　后立刻使ｘＯ失活，这与ｘＯ活性减少和铁离　子转运到血中量减少一致。另外，ｘＯ有能力氧　化相当范围的底物，如杂环碱、喋啶、醛类等。在　肝脏能催化琉基成为乙酸。ＸＯ也参与硫酸类　氧化（谷胱甘肽）、脂肪酸、磷脂、乙醇、酒精、色　氨酸、肾上腺素等，ｘＯ还参与催化无机碘对蛋　白质的碘化”　。ＸＯ三种不同形式的区别在于　电子传递的差异：ＸＤ传递电子给ＮＡＤ　，它占　整个氧化还原酶的８５　活性；ｘＯ传递电子给　氧分子，只占８　活性；ＸＯＤ也依赖ＮＡＤ　，但　是却不能传递电子给氧分子。在一些化学试剂　催化下，三种形式可以互相转化。ＮＡＤＨ／　ＮＡＤ　浓度比可以调节ＸＤ和ＸＯＤ活性，但是　却不能调节ｘ０活性。心肌缺血可使ｘ０活性　升高。ＮＡＤＨ增多可阻止ＨＸ的脱氢。大鼠肝　脏中，在蛋白分解酶作用下，ＸＤ可转变成ＸＯ，　巯基类物可使ＸＯ逆转变成ＸＤ。在肝脏该酶　是以ＸＤ形式存在的，在其它器官也呈ＸＤ形　式，但是不同制备手段可使ＸＤ变成ｘＯ形式。　另有报道，大鼠肝脏组织匀浆后的上清液和沉　淀存放后可使ＸＤ变成ＸＯ形式。但是在小鸡　和猪肝匀浆中却没有发现互相转化。组织匀浆　液经纯化后可使ＸＤ变成ＸＯ，ＸＯ再经二硫赤　藓糖醇（ｄｉｔｈｏｅｒｙｔｈｒｉｔｏ１）变成ＸＤ（ｄ￣肠除外）。　在ＸＤ纯化时很易变成ＸＯ形式。故ＸＯ纯化　极为不易。故常常要采用允许ＸＤ变成ＸＯ来　纯化，然后不惜丢失部分酶的代价通过二硫赤　藓糖醇实现ｘＯ向ｘＤ转化的纯化　ｌｇ＿。　３．２据目前大多实验证明，黄嘌呤酶存在种族　差异，在大鼠、猪、几内亚猪及人的心脏比较中，　以人的含量最低。但是在抗氧化能力方面各种　族却存在很小的差异，这些酶包括过氧化物酶　（ＣＡＴ）、超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）、谷胱甘肽过　氧化物酶（ＧＳＨ—Ｐｘ）等。ｃＡＴ在所有动物中都　偏低，ｓＯＤ及ＧＳＨ—Ｐｘ在人中却较低Ｅｌ０］。当缺　氧时，由于ＡＴＰ减少，膜泵功能失灵，Ｃａ。　进　入细胞激活细胞内依赖于Ｃａ　的蛋白分解酶，　使ＸＤ变成ｘＯ。又由于ＡＴＰ供应不足，ＡＤＰ　分解生成ＡＭＰ增多。在缺氧后再灌流Ｏ　，由　于ＸＯ的作用产生尿酸，同时产生大量ＯＦＲ　（Ｏ　ＯＨ·等），对机体产生损害。　３．３动物试验已经充分证明ｘＯ是产生ＯＦＲ　的重要来源，在心肌缺血再灌注损伤中起着重　要作用　。但是，有文章报道在人类心脏中测不　到ｘＯ存在Ｅｌ１］。在人肢体、腹直肌、空肠等缺血　再灌注损伤中却测到ｘＯ活性升高－”’”］。该文　认为由于ＸＯ试验方法、标本制备及样品收集　上的差异，可造成ＸＯ测试结果的不同。另外血　中存在ＩｇＧ特异性ＸＯ抗体，人血中浓度较高，　能束缚ＸＯ活性（人和动物体内都存在这种抗　体）。ＸＯ抗体产生是由于自我免疫的结果。这　种特异的抗体对人血中的ＸＯ束缚能力较对牛　血中ＸＯ强得多。这可解释为什么在人的血管　内皮细胞损伤时仍查不到ＸＯ。但是为什么这　么高的自我免疫并没有达到免疫耐受的机理尚　不清楚　“　。　４　ＸＯ损伤的机理　４　１最近，研究了ＸＯ的自身作用比ＯＦＲ引　起的损害作用还强，与白细胞相互作用而引起　微循环障碍＿Ｉ　。这可解释心肌缺血再灌注损伤　中毛细血管水肿阻塞造成的无再灌流现象　受　损的心肌组织有白细胞浸润，产生更大的毒性　反应　Ｅｎｇｌｅｒ等报道用不含有白细胞的全血灌　注，仅有１　的毛细血管阻塞，表明ＸＯ激活趋　化中性白细胞到心肌组织，参与心肌缺血再灌　注损伤，去除或加药物保护则起到减轻损伤作　用：Ⅲ。　４．２在小肠缺血再灌注及成人呼吸窘迫综合　征病理中，均发现有ｘＯ活性升高。ｘＯ活性升　高使循环血中粒细胞活性增高，粒细胞在器官　中聚集、激活、髓过氧化酶（ＭＰＯ）活性增加，器　官内粒细胞自毛细血管中漏出，ＡＴＰ浓度下　降　。组织胺能促进ｘＯ活性增加。但是ＸＯ　却不能直接损伤肺脏，它只能趋化白细胞中的　淋巴细胞，而且ＸＯ产生的Ｏ　也有趋化性，　Ｏ　产生的ｃ　（补体）活性也具有趋化性，它们　都是ＸＯ依赖性的通过趋化自细胞引起损　害一ｌ５＿。故可推论ＸＯ引起的器官损伤是综合固　

维普资讯 http://www.cqvip.com 《国外医学》麻醉学与复苏分册１　９９７年第１８卷第３期　索。特别是随着对ＸＯ的深入研究，在人心脏中　也检测到ＸＯ活性的存在－ｌ　９ｌ。特别是随着免疫　组织化学和酶组织化学的高速发展，使我们对　ｘＯ有了更深了解。从人体肝脏提纯ｘＯ活性，　在兔子身上得到单克隆抗体．运用Ｏｕｃｈｔｅｒｌｏｎｙ　双重扩散方法，经免疫染色用单克隆抗体检测　人体组织中ｘＯ活性。在人的心脏、肾脏、脑、动　脉、肺等器官的内皮细胞都有ｘＯ抗原存在。推　测这些器官的ｘＯ高浓度存在或许和组织再灌　注损伤病理有关　．Ｈｅｌｌｓｔｅｎ—Ｗｅｓｔｉｎｇ通过快　速方法从人类和牛奶中提纯ｘｏ活性，在　ＢＡＬＢ／ｃ小鼠中获得免疫抗体ＸＬ一７，然后通过　稀释液的胶体电泳色谱，ＸＬ一７抗体接合在人奶　汁和骨胳肌的１５５１４３蛋白、人肝脏中９５ＫＤａ　蛋白上。把上述两种单克隆抗体进行免疫组织　化学研究，发现ＸＯ活性主要在心脏的毛细血　管内皮细胞内。从而有力证实了ｘＯ活性是心　脏ＯＦＲ产生的主要来源０　。　４．３　ＸＯ对机体的损害，特别是对心肌缺血再　灌注损伤的影响主要表现在：①直接对血管内　皮细胞损害。②激活产生氧化作用的炎症细胞　及扩散对远处器官的氧化剂损伤。③在相对防　御功能薄弱的地方产生ＯＦＲ，引起ＯＦＲ损　害：　。　５　ＸＯ损伤的防治　５．１钙阻滞剂通过阻滞Ｃａ　，使细胞Ｃａ　减少，从而减少固蛋白水解酶激活而引起的　ＸＯ转化，消除ＸＯ引起的损害反应口　。　５．２另外，Ｗｅｓｓｏｎ报道ＸＯ有直接减少内存　钙释放，阻止激肽酶刺激作用，ＳＯＤ复合ＨＸ／　ＸＯ则加强阻滞作用，然而ＣＡＴ则呈完全保护　效应，说明Ｈｘ／ｘＯ阻滞内皮细胞信号传递是　Ｈ　Ｏ。介导的氧化剂抑制，代表氧化剂损伤的细　胞则失去功能，细胞内ｃａ　增加又加重ＸＯ的　转化引起恶性循环　。　５．３　自由基清除剂能减少ＯＦＲ生成，从而减　少ＯＦＲ的直接损害及对ＸＯ趋化作用而引起　的损伤。　６结论　心肌缺血再灌注损伤是一综合因素引起的　病理改变结果。白细胞浸润、淋巴细胞造成毛细　血管阻塞的无血流现象、水肿及ＯＦＲ和脂质　过氧化等，都和ＸＯ活性升高有着密切关系。寻　求消除ＸＯ以摆脱ＯＦＲ及中性粒细胞的损害，　将对减轻心肌缺血再灌注损伤有着极其重要的　意义。　

参考文献　Ｉ　ＢｒＲｕｎｗ￣ｌｄ　Ｅ　ｅｔ　ａ】＿Ｊ　Ｃｌｉｎ　ｌｉＩｖｅｓｔ，Ｉ９８５　Ｉ７６｛Ｉ７Ｉ３　２　Ｓｕｓｓｍａｎ　Ｍ　ｅｔ　Ｍｅｔｈ　Ｅｎｚｙｍｏ］，Ｉ９９０Ｉ１８６ｉ　７Ｉｌ　３Ｙｏｋｏｙａｍａ　Ｙ　ｅｔ　．Ａｍ　Ｊ　Ｐｈｙｓｉｃ，１９９０ｊ２５８：Ｇ５６４　４　Ａｄａｃｈｉ　Ｐ　ｅｔ　．８ｉｏｃｈｅｍ　Ｊ，１９９３，２８９（Ｉ）：５２３　５　Ｌｅ｛ｅｒ　ＡＭ　ｅｔ　ＢａｓｉｃＲｅｓ　Ｃａｒｄｉａｌ，１９９１｝８６　ｓｕｐｐ］２：１０９　６　ＫａｗａｃｈｉＭ　ｅｔ　ａ１．Ｃ】＿ｎ　ＣｈｉｍＡｅｔａ，１９９０；Ｉ８８；Ｉ３７　７　Ｐａｒｋｓ　ＤＡ　ｅｔ　．Ａｃｔａ　Ｐｈｙｓｉｏ［Ｓｃａｎｄｔ　Ｉ９８６｝Ｉ２６ｓｕｐｐ［　５４８｝８７　８Ｄｅｌｉａ　ＣｏｒｔｅＥ　ｅｔ　ａ１．Ｂｉｏｃｈｅｍ　Ｊ，Ｉ９７２｝１２６；７３６　９　Ｆｅｔｒａｒｉ　ＪＬ　ｅｔ　ａ１．Ａｍ　Ｊ　ＣＩｉｎ　Ｎｕｔｒ，Ｉ　９ｑ１　Ｉ５３：２１５　１０　ＪａｎｓｓｅｎＭ　ｅｔ　ａＬ　ＣａｒｄｉｏｖａｓＲｅｓ，Ｉ蚰９｜２７（Ｉ）：２Ｏ５２　ｌＩ　Ｅｄｄｙ　ＬＪ　ｅｔ　ａ１．Ａｍ　Ｊ　Ｐｈｙｓｉｏｌ，Ｉ９８７｝２５３｝ＨＴ０９　Ｉ２ＷｉｔｋｉｎｓＥＧ　ｅｔ　ａｌ＿Ａａｎ　Ｐｌａｓｔ　Ｓｕｒｇ．１９９３ｊ３１：６Ｏ　Ｉ３　Ｆｔｉｅｄｌ　ＨＰ　ｅｔ　ａｌ　Ａｍ　Ｊ　Ｐａｔｈｏｌ，１９９０；１３６：４９Ｉ　Ｉ４　Ａａｒｒｉｓ　ＣＰ　ｅｔ　ａ】．ＢＪｏｅｈｅｍＳｏｃＴｒａｎｓ，Ｉ９９３｝２Ｉ（２）：ｌ０１５　１５　Ｔｅｒａｄａ　ＬＳ　ｅｔ　ａ１．Ａｍ　Ｊ　Ｐｈｙｓｉｏｌｔ１９９２｝２９３：Ｌ３９４　１６Ｅｎｇ］ｅｒＲＬ．Ａｍ　Ｊ　ＣａｒｄｉｏＩ，１９８９｝６３（ＩＯ）；ｌ９　１７　Ｗｏｆｔｈｅｎ　ＧＳ　ｅｔ　ａＬＳｃｉｅｎｃｅ，１明９；２４５：Ｉ８３　１８ＭｏｏｒｅｓＨＫ　ｅｔ　ａ１．ＪＡｐｐ［ＰｈｙｓｉｏＩ，Ｉ９９４　Ｆ７６（２）：９４Ｉ　１９　Ａｂａｄｅｈ　Ｓ　ｅｔ　ａ１．Ｂｌｏｃｈｅｍ　Ｓｏｅ　Ｔｒａｎｇ，１９９３｝２１（２）：９９Ｓ　２０　Ｍｏｒｉｗａｋｉ　Ｙ　ｅｔ　ａ１．Ｐｄｏｃｈｉｒａ　Ｂｉｏｐｈｙｓ　Ａｃｔａ．１９９３Ｉ　１１６４　（３）：３２７　２Ｉ　Ｈｅｌｌｓｔｅｎ－－Ｗｅｓｔｉｎｇ　Ｙ．Ｈｉｓｔｏｅｈｅｍｉｓｔｒｙ，１９９３；１０Ｏ：２Ｉ５　２２　Ｍａｋ　ＩＴ　ｅｔ　ａＬＣｉｒｃ　Ｒｅｓ．１９９２ｊ７０：１０９９　２３　Ｗｅｓｓｏｎ　ＤＥ　ｅｔ　ａ１．Ｊ　Ｐｈａｒｒａｓｃｏ］Ｅｘｐ　Ｔｈｅｒ，Ｉ９９４｝２７０　（３）·１１９７