川芎嗪对皮瓣缺血再灌注损伤的保护作用

doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2010.18.027

摘要/Abstract

摘要：

背景：近年来研究发现，川芎嗪有清除氧自由基及保护血管内皮细胞的作用，大量的实验及临床研究涉及各种脏器，但对川芎嗪在皮瓣移植过程中缺血再灌注损伤的防治作用报道甚少。
目的：观察川芎嗪对大鼠腹部皮瓣组织缺血再灌注损伤的影响，并分析其作用途径。
方法：纳入24只健康SD大鼠，制备腹壁浅动脉为蒂的轴型缺血再灌注皮瓣。按随机数字表法分为假手术组、模型对照组和川芎嗪组，每组8只。假手术组皮瓣无缺血再灌注过程；模型对照组于造模前30 min给予生理盐水4 mL/kg；川芎嗪组造模后再灌注即刻给予川芎嗪4 mL/kg腹腔注射。模型对照组及川芎嗪组在皮瓣形成即刻、缺血8 h、再灌注1 h，假手术组在皮瓣形成即刻、术后8，9 h，取皮瓣中远处组织，测定组织匀浆内超氧化物歧化酶活性及丙二醛含量，光镜及电镜下观察组织形态学变化。
结果与结论：缺血8 h、再灌注1 h，模型对照组皮瓣组织中超氧化物歧化酶活性显著低于假手术组(P < 0.05~0.01)，川芎嗪组皮瓣组织中超氧化物歧化酶活性显著高于模型对照组(P < 0.05~0.01)。再灌注1 h，模型对照组皮瓣组织中丙二醛含量显著高于假手术组(P < 0.01)，川芎嗪组皮瓣组织中丙二醛含量显著低于模型对照组(P < 0.01)。与模型对照组比较，川芎嗪组皮瓣超微组织结构、血管内皮细胞损伤轻。提示川芎嗪可以抑制中性粒细胞活化、黏附，减轻组织炎症反应，保护内皮细胞，拮抗自由基的脂质过氧化，对皮瓣缺血再灌注损伤有一定的防治作用。

关键词: 川芎嗪, 皮瓣移植, 缺血再灌注损伤, 自由基, 中性粒细胞, 内皮细胞

Abstract:

BACKGROUND: Recent studies have demonstrated that ligustrazine removed oxygen-derived free radicals and protected vascular endothelial cells. Howerver, the effect of ligustrazine on skin flap ischemia-reperfusion injury was less reported.
OBJECTIVE: To investigate the effect of ligustrazine on skin flap ischemia-reperfusion injury, and to analyze reaction pathway.
METHODS: A total of 24 healthy SD rats were used to establish ischemia-reperfusion injured skin flap along superficial epigastric artery. All rats were randomly divided into sham-surgery, model control, and ligustrazine groups, with 8 rats per group. Ischemia-reperfusion injury was not induced in the sham-surgery group; saline (4 mL/kg) was given in the model control gorup 30 minutes prior to operation; an intraperitoneal injection of ligustrazine (4 mL/kg) was given in the ligustrazine group immediately after ischemia-reperfusion injury. Distal tissue was selected from skin flap in the model control group immediate after formation of skin flap, 8 hours after ischemia, and 1 hour after reperfusion, as well as in the sham-surgery group immediate after formation of skin flap, 8 and 9 hours after operation to measure superoxide dismutase (SOD) and malonaldehyde (MDA) contents. Histological morphology was observed under optic and electron microscopes.
RESULTS AND CONCLUSION: At 8 hours after ischemia and 1 hour after reperfusion, SOD activity in the model control group was significantly less than in the sham-surgery group (P < 0.05-0.01), but the SOD activity in the ligustrazine group was significantly greater than in the model control group (P < 0.05-0.01). At 1 hour after reperfusion, MDA content in the model control group was significantly greater than sham-surgery group (P < 0.01), but the MDA content in the ligustrazine group was significantly less than in the model control group (P < 0.01). As compared with model control group, ultramicrostructure and vascular endothelial cell were mildly damaged in the ligustrazine group, suggesting that ligustrazine inhibited activation and adhesion of neutrophilic granulocytes, relieved inflammatory reaction, protected endothelial cells, resisted lipid peroxidation of free radicals, and prevented skin flap ischemia-reperfusion injury.

中图分类号:

R318

曹正品，程春生，赵志伟，单海民. 川芎嗪对皮瓣缺血再灌注损伤的保护作用[J]. 中国组织工程研究, 2010, 14(18): 3343-3346.

Cao Zheng-pin, Cheng Chun-sheng, Zhao Zhi-wei, Shan Hai-min. Protective effect of ligustrazine on skin flap ischemia-reperfusion injury[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2010, 14(18): 3343-3346.

参考文献

引言

材料方法

讨论

组织皮瓣形成过程中，创伤可激活机体防御机制，组织缺血导致中性粒细胞激活，激活的中性粒细胞释放各种炎症介质、蛋白酶，造成组织炎症反应；同时激活的中性粒细胞释放各种黏附因子，造成正常血液流变学改变，形成微血栓，从而引起血流中断。在正常血流压力下，可能小的血栓被冲刷，但缺血再灌注时，可导致毛细血管的灌注数量减少^[6] ，血管灌流压力降低，使得微血管血栓无法被清除，这一点解释了皮瓣的远端坏死。当组织处于缺血、灌注压下降或炎症时，可造成显著内皮屏障破坏和组织损伤^[7-8] 。组织的损伤又激活更多的白细胞至损伤部位，其结果是缺血进一步加剧，组织损伤进一步加重的恶性循环，甚至导致严重的循环障碍^[9] 。本实验组织观察发现，再灌注时组织水肿加重，组织颜色明显变透明样改变。在组织病理切片中观察，与皮瓣形成即刻相比，模型对照组缺血8 h、再灌注1 h，炎性细胞活化、组织水肿明显；与模型对照组相比，川芎嗪组缺血8 h、再灌注1 h，炎性细胞明显减少，结构变化不明显。实验证实川芎嗪能抑制组织缺血再灌注时中性粒细胞活化，减轻组织反应性水肿。
正常生物体内即有少量的自由基产生，缺血组织或缺血组织再灌注通过酶系统和非酶系统反应产生大量的氧自由基，氧自由基不但通过对生物膜中多不饱和脂肪酸的过氧化作用引起细胞损伤，而且还能通过脂质过氧化分解代谢产物丙二醛，促使蛋白质交联聚合反应引起细胞代谢和功能障碍，甚至细胞死亡^[10] 。生物膜和亚细胞器是脂质过氧化作用损伤的主要部位，线粒体在造成损伤时，由于其不能提供足够的电子起还原作用，因而也可产生更多的自由基，使损伤进一步加剧。
本实验观察发现，组织缺血及再灌注时，机体防御系统被破坏，与缺血前相比，模型对照组缺血期、再灌注期，内源性氧自由基清除剂超氧化物岐化酶活性显著降低(P < 0.05或P < 0.01)，脂质过氧化反应增强，脂质过氧化二级产物丙二醛含量显著升高，尤其在再灌注组，与缺血前差异有显著性意义(P < 0.05)。丙二醛的高低间接反应了机体细胞受自由基攻击的严重程度。川芎嗪组经统计分析可发现，假手术组组织内SOD活性反映组织的创伤，而川芎嗪组组织内SOD活性反映药物对组织缺血及再灌注损伤的影响，研究发现，在组织未经历缺血、再灌注损伤时，它即激活机体的内源性自由基清除系统SOD活性，但在组织经历缺血、再灌注损伤时这种能力似乎受到影响，从实验统计数据上反而有所降低，这说明川芎嗪对缺血、再灌注组织内SOD激活是有限的。而从丙二醛的测定上看，川芎嗪显著抑制了脂质过氧化，在缺血、再灌注期都有降低，尤其在再灌注期较明显。说明川芎嗪对组织缺血再灌注损伤的保护与拮抗自由基引起的脂质过氧化有关，同时在3组皮瓣形成即刻看，川芎嗪既可激活内源性SOD活性，又可阻止创伤造成的损伤，术前用药十分必要。丙二醛在川芎嗪组组织内含量降低，反映氧自由基对生物膜和亚细胞器损伤轻，氧自由基通过脂质过氧化反应破坏生物膜结构，即细胞膜和具有膜结构的内质网、溶酶体、线粒体等系统，从实验电镜观察也证实内皮细胞的线粒体及粗面内质网损伤较模型对照组轻。
对于显微外科而言，血管的损伤是造成血栓形成的重要因素，血管的损伤启动于对组织缺血和再灌注对血管内皮细胞的损伤。内皮细胞的损伤致细胞分泌、防护功能丧失，细胞分泌异常黏附因子、炎性蛋白导致与血小板黏附功能增强，黏附的血小板释放毒性介质使内皮细胞进一步损伤，甚至崩解死亡，这种恶性循环使血管内皮细胞的连接排列异常、死亡脱落，胶原暴露，内皮细胞下的内膜组织，有强烈的促凝作用，促血小板活化。正常情况下，血小板不会黏附到完整的内皮细胞上。当血管壁受到损伤或在实验中人为地去掉血管内皮层，血小板立即黏附到暴露的内皮下组织，接着发生聚集和释放反应。血小板在血管损伤局部被激活时，内皮细胞除一方面通过合成的各种内皮下大分子黏附蛋白，如血管性血友病因子、纤维连接蛋白、层粘连蛋白、各种胶原等，与血小板表面受体结合，诱导血小板黏附、聚集；同时受刺激的内皮细胞表达P-选择素，介导白细胞、血小板在局部滚动，促进血栓形成^[11] 。本实验光镜下见组织在经历缺血再灌注损伤后组织内炎性细胞浸润多见，组织水肿明显，结构紊乱。电镜证明，损伤动物血管内皮细胞排列间隙增大扩张，血管内皮细胞排列紊乱，血管周围可见多数炎性细胞浸润。
本实验电镜对皮瓣缺血再灌注1 h毛细血管管壁内皮细胞超微结构观察发现，模型对照组和川芎嗪组血管内皮细胞内细胞器都有不同程度的损伤，模型对照组皮瓣内毛细血管血管内皮细胞间连接扩张，管壁周围有炎性细胞浸润，内皮细胞细胞核周隙有扩张，线粒体嵴显著减少、排列紊乱、有空泡化，甚至有髓样改变，部分膜融合消失；粗面内质网扩张并有脱颗粒现象，吞饮小泡减少。川芎嗪组毛细血管内皮细胞间连接正常，细胞核周隙扩张轻，线粒体嵴部分融合或消失；粗面内质网轻度扩张，有脱颗粒现象，吞饮小泡轻度减少。这种形态学观察结果进一步证实；川芎嗪组可明显减轻血管内皮细胞经历缺血再灌注的损伤，它的机制有减轻血管内皮细胞的细胞器线粒体、内质网、核糖体损伤有关。线粒体、内质网、核糖体等细胞器功能正常保证了血管内皮细胞的功能正常，使内皮细胞的分泌、转运、调节血管紧张性、维持血液的正常流动等功能正常发挥。
综上所述，川芎嗪对皮瓣缺血再灌注损伤组织的保护作用是通过拮抗氧自由基对组织细胞的脂质过氧化，早期激活组织内源性SOD活性，抑制组织缺血再灌注组织内中性粒细胞的活化，减轻粒细胞与血管内皮细胞的黏附，减轻组织水肿，保护内皮细胞的功能，使其正常发挥调节血管舒缩、抗凝、维持血管壁完整性。但如何选择合适剂量或其他更好激活内源SOD活性的方法对皮瓣起最大程度的保护，将是进一步研究的方向。

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