线粒体功能不全在重症休克血管低反应性中的作用

王淮淮 赵自刚 牛春雨

(河北北方学院微循环研究所，河北 张家口 075000)

线粒体功能不全在重症休克血管低反应性中的作用

王淮淮 赵自刚 牛春雨

(河北北方学院微循环研究所，河北 张家口 075000)

失血性休克；脓毒症休克；血管低反应性；线粒体功能不全；线粒体膜通透性转换孔

在重度失血、严重感染、酸中毒、缺氧等致病因素导致重症休克的过程中，微血管对血管活性物质，如去甲肾上腺素(NE)或P物质(SP)的反应性降低，引起休克晚期血液循环动力低下，出现顽固性低血压、重要脏器低灌注，严重影响着休克的治疗和预后，是重症休克患者死亡的主要原因之一〔1，2〕。因此，以纠正血管反应性为靶点，成为防治重症休克的主要措施之一。血管低反应性的发生与细动脉平滑肌细胞(ASMCs)收缩功能低下与结构损伤密切相关。能量代谢障碍、三磷酸腺苷(ATP)生成减少等因素引起的离子泵活性下降、细胞内外离子交换障碍，是引起ASMCs膜超极化的重要机制之一；但是单纯给氧并未有效恢复血管反应性，提示ATP生成减少不仅是缺氧的问题，更主要的可能是ATP的生成过程发生了障碍，也就是与ATP生成密切相关的线粒体出现了结构损伤与功能障碍〔3〕。众所周知，线粒体是细胞的能量工厂，线粒体膜通透性转换孔(mPTP)是维持线粒体功能与结构完整性的多蛋白复合物〔4〕；多种致病因素引起mPTP开放，导致溶质和水非选择性进入线粒体内膜，破坏线粒体膜电位，使氧化磷酸化解耦联，ATP生成障碍，引起线粒体结构损伤和功能障碍，即线粒体功能不全〔3～5〕。鉴于线粒体功能不全在能量代谢障碍及其在ASMCs膜超极化中的作用，学者们开始关注线粒体功能不全在重症休克血管低反应性中的作用。本文综述线粒体功能不全在重症失血性休克、脓毒性休克导致的血管低反应性中的作用。

1 线粒体功能不全在失血性休克血管低反应性中的作用

重症失血性休克后期出现的血管低反应性，导致补充血容量或应用血管活性药均不能有效地提升血压，出现顽固性低血压，成为发展至重症难治性休克的重要因素之一。目前的研究表明，ASMCs膜超极化、肾上腺能受体失敏、钙失敏等机制参与了重症失血性休克后血管低反应性的发生〔1〕。

大鼠失血性休克后，线粒体出现了肿胀，嵴排列紊乱甚至断裂，形成电子透亮区，基质成斑点状甚至空泡状；用流式细胞仪检测阳离子荧光探针JC-1标记的ASMCs线粒体膜电位〔Δψ(m)〕，发现Δψ(m)降低、发生超极化的ASMCs数增加了49.7%；利用cell Titer-Glo荧光素酶生物发光法检测ASMCs内ATP相对含量减少82.1%；用穿孔全细胞膜片钳在电压钳模式下发现ATP敏感性钾通道(KATP)开放；应用全细胞膜片钳术电流钳记录单个ASMC的静息跨膜电位，发现休克期ASMCs发生了超极化改变，从而出现对NE的反应性下降〔6〕。

应用线粒体保护剂环孢菌素(Cs)A在放血前进行预处理，可有效减轻线粒体损伤、提高ATP含量、减少KATP开放及超极化的ASMCs数量，从而提高反应性；应用苍术苷(ATR)预处理，在加重线粒体损伤的同时，抑制了CsA的诸多保护作用〔6〕。进一步的研究发现，ATR剂量依赖性地降低了ASMCs内ATP含量、诱导mPTP开放，引起ASMCs线粒体去极化及ASMCs超极化，最终降低ASMCs的收缩反应性〔7〕。研究也显示，由于线粒体功能不全带来的ASMCs内ATP含量降低与KATP通道激活，抑制L-型钙通道，使Ca2+内流减少，引起ASMCs膜超极化，最终导致血管低反应性和持续低血压〔8〕。中药虎杖苷(PD)、白藜芦醇也同样发挥了与CsA类似的作用，表现在降低KATP开放、抑制mPTP开放、降低Δψ(m)、减少ASMCs超极化、提高ATP水平，从而提高ASMCs对NE的反应性，提高存活时间，且PD的作用更优〔9，10〕。这些研究表明，线粒体功能不全参与了失血性休克后血管低反应性的发生；mPTP开放是引起线粒体结构损伤、功能障碍从而导致血管低反应性的关键事件；减轻线粒体功能不全的治疗措施可有效提高血管反应性，从而有利于失血性休克的好转。

徐竞等〔11〕针对失血性休克后血管低反应性的系列研究也发现，KATP开放剂吡那地尔预处理可通过开放线粒体KATP改善失血性休克大鼠血管收缩反应，恢复肝、肾的线粒体呼吸控制率，保护线粒体功能；进一步发现，吡那地尔的作用与活化蛋白激酶(PK)Cα、PKCε的作用相关〔12〕；由于活化PKC可提高血管反应性与钙敏感性〔13〕，因此，相信能够提高失血性休克后钙敏感性的诸多因素可能改善线粒体功能，当然，这需要进一步研究。此外，研究表明，阻断失血性休克后的肠淋巴液回流可提高血管反应性〔14〕，同时也提高组织器官的ATP含量、减少器官损伤〔15〕。因此，阻断休克肠淋巴液回流提高血管反应性的机制可能与保护线粒体结构与功能有关，这有待在今后的工作中进一步研究。同时，也发现失血性休克淋巴管对NE或SP的反应性下降，是失血性休克后淋巴管收缩性下降、淋巴微循环障碍的发生机制之一〔16〕；由于淋巴管平滑肌细胞(LSMCs)与ASMCs具有相似的结构与功能，是否LSMCs出现了线粒体功能不全、进而导致淋巴管反应性下降，值得进一步观察。

2 线粒体功能不全在脓毒症休克血管低反应性中的作用

与重症失血性休克相似，在多种原因引起的脓毒症休克的发展进程中存在着血管低反应性〔2〕。血管低反应性引起的血管麻痹导致的顽固性、不可逆性低血压已成为重症监护病房脓毒症患者死亡的一个关键因素，内皮损伤、精氨酸-血管加压素系统功能障碍、血管舒张炎症介质大量释放及ASMCs膜超极化等多种因素参与脓毒症休克后血管低反应性的发生〔17〕。

动物实验与临床观察表明，在脓毒症休克的发展进程中，诸多因素引起的线粒体功能不全，表现为线粒体结构损伤、呼吸链酶活性下降及活性氧产生增多，联合过度的炎症反应、能量耗竭，成为组织细胞损伤乃至器官损伤及血管低反应性的重要因素〔18～20〕。因此，众多学者从减轻线粒体损伤的角度，探讨脓毒症休克的治疗策略。研究发现，静脉注射脂多糖(LPS)4 h后，大鼠回肠组织细胞线粒体出现了明显肿胀的损伤特征，线粒体保护剂CsA前处理可有效地减轻LPS诱导的线粒体超微结构损伤〔21〕。一项临床随机对照试验发现，发生脓毒症的患者出现了线粒体数量减少、抗氧化酶锰-超氧化物歧化酶活性下降、谷胱甘肽化蛋白数量增多，左西孟坦显著逆转了这些变化，减少了氧化损伤〔22〕。

针对脓毒症休克引起的血管低反应性与线粒体功能不全关系的研究中，Liaudet等〔23〕在盲肠结扎穿孔导致小鼠脓毒症性休克模型上，发现肌苷显著提高了肝细胞线粒体损伤标志烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+/NADH)比值，减轻了过氧化状态，从而降低炎症损伤及器官损伤，提高了主动血管环对梯度浓度肾上腺素的收缩反应性及对梯度乙酰胆碱的舒张反应性，改善了血管功能，从而提高存活时间；研究结果表明血管低反应性与线粒体功能不全有一定的相关性，但缺乏更为直接的证据。相信，随着人们对线粒体功能不全在脓毒症性休克后血管低反应性发生机制的认识不断深入，也会为临床防治脓毒症性休克提供更多、有效的靶点或措施。

综上，线粒体功能不全是失血性休克血管低反应性的重要发生机制，也参与了脓毒症休克引起的血管低反应性。以线粒体保护为切入点，以纠正血管低反应性为干预靶点，对防治重症休克具有积极的意义。目前已有的线粒体保护剂防治重症休克的研究报道，但这些多局限于动物实验，如何将这些药物转化应用于临床、挖掘新的线粒体保护剂将是今后的研究重点；对重症休克血管低反应性发生机制的研究还需深入。

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〔2015-10-08修回〕

(编辑 苑云杰/王一涵)

国家自然科学基金资助项目(30971203)；河北省自然科学基金资助项目(H2012405020)

牛春雨(1967-)，男，博士，教授，硕士生导师，主要从事创伤休克研究。

王淮淮(1989-)，女，硕士，住院医师，主要从事创伤休克研究。

R361+.3；R364.1+4

A

1005-9202(2017)05-1266-02；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.05.105