刘迎庆,顼志兵

    上海中医药大学附属第七人民医院,上海 200137

    脓毒症是指宿主对感染的免疫反应失调而引起的器官功能障碍[1]。脓毒症病理发展累及心脏时出现脓毒症心功能障碍(sepsis-induced myocardial dysfunction,SIMD),导致有效循环容量减少,严重影响患者预后[2]。目前,SIMD的定义及诊断标准尚未完全统一,其在脓毒症患者中的患病率约为 10%～70%[3]。线粒体为心脏提供能量,具有调节钙稳态、激素代谢和体温,产生活性氧和氮物质,传导细胞信号,调节细胞凋亡等作用。心肌线粒体功能障碍可诱导氧化应激、细胞凋亡、异常自噬等[4],是引起心肌损伤的重要因素之一。线粒体能量代谢异常与脓毒症诱导的器官功能障碍密切相关[5],对研究SIMD的病理机制具有重要意义。

    1 心肌的正常能量代谢过程

    生理状态下,为心脏代谢直接提供能量的是腺苷三磷酸(adenosine triphosphate,ATP)。线粒体是细胞内主要的供能细胞器,它主要通过氧化磷酸化合成ATP,其产生途径来源于不同底物的代谢反应。心肌细胞可利用的能量底物包括葡萄糖、脂肪酸、酮体、乳酸、氨基酸等[6],代谢底物的选择则取决于底物浓度、应激状态等[7-8]。其中,约60%～90%的能量来源于脂肪酸β氧化,葡萄糖、乳酸氧化占比为10%～40%,氨基酸和酮体代谢产能极少[9]。作为心肌细胞最重要的两大代谢途径,葡萄糖与脂肪酸的代谢产能有相同的环节。葡萄糖在细胞质中经过糖酵解过程生成丙酮酸,丙酮酸在生成乙酰辅酶A的过程中进入线粒体,同时产生还原型辅酶Ⅰ(nicotinamide adenine dinucleotide,NADH),乙酰辅酶A经过三羧酸循环释放少量能量,生成NADH、蛋白结合性载体(flavine adenine dinucleotide,reduced,FADH2)两种参与电子传递的重要物质。脂肪酸在细胞质中转化为脂酰辅酶A,进入线粒体基质后通过β-氧化过程生成乙酰辅酶A,并在此过程中产生NADH、FADH2。

    线粒体产生的能量主要来源于内膜上的呼吸链,NADH和FADH2是线粒体呼吸链的始动物质。线粒体内膜复合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ及辅酶Q、细胞色素等也参与NADH、FADH2两条电子传递链。复合物Ⅰ-Ⅳ通过一系列偶联反应传递电子,获得泵入质子所需的能量。复合物Ⅴ又名F0F1-ATP酶,主要利用质子浓度梯度驱动合成ATP分子。NADH将电子传递给复合物Ⅰ,并泵出4个质子,产生少量能量,然后将两个电子转移给辅酶Q ......