缺血再灌注损伤(，IRI)指经过一定时间缺血的组织脏器再恢复血液灌注后其代谢、功能及结构的损伤反倒加重，甚至出现不可逆性损伤的现象[1]。IRI发生较为常见，在心肌梗塞、脑卒中、肺和肾等移植放疗后均可发生，因而研究IRI的病理生理及其发生机制具有重大临床意义。目前研究觉得IRI发生的两个主要机制是细胞内钙超员和活性氧簇(，ROS)形成过多，尤其是细胞内钙超员[2]，故怎么降低细胞内钙超员对减少IRI具有重大作用。近些年来细胞电生理研究结果表明，除了线粒体ATP敏感性钾通道开放可降低细胞内钙超员，减少IRI[3]，但是大浊度钙激活钾通道(BKCa通道)开放同样可减少IRI[4]，甚至其减少IRI的作用比ATP敏感性钾通道更强[5]，故本文主要综述BKCa通道在IRI中的作用及其机制。
一、BKCa通道的基本特点
1．BKCa通道的通常特点和生理功能：
BKCa通道广泛分布于血管平滑肌细胞上，我们前期研究结果表明，BKCa通道电压约占冠状动脉血管平滑肌细胞总钾离子流的65%[6]。BKCa通道为200～300pS，激活具有电流依赖性和钙离子(Ca2＋)含量依赖性[7]。BKCa通道由4个α和4个β亚单位组成，每位α亚单位结合1个β亚单位，产生BKCa通道四聚体结构。α亚单位由基因编码，包括与细胞外羟基端相连的7个跨膜片断(S0～S6)，以及坐落细胞内与酸酐端相连的4个疏水性片断(S7～S10)。β亚单位是两次跨膜蛋白，胞外有近120个多肽残基组成的肽链将两个跨膜段联接，其胺基端和甲基端均在细胞内。β亚单位有4种亚型，在血管平滑肌细胞中主要是β1亚单位，由基因编码。BKCa通道参与血管平滑肌细胞静息膜电位和血管张力的调节[8]。使用BKCa通道兴奋剂可使细胞膜超极化，血管舒张；相反，使用BKCa通道阻滞剂可使细胞膜去极化，血管收缩[9]。
2．BKCa通道兴奋剂和阻滞剂：
BKCa通道兴奋剂主要分为三大类：(1)内源性物理物质，如玉米四油酸、17β-孕酮和n-3多不饱和脂肪酸等，可以降低BKCa通道活性，调节血管张力[10]；(2)天然BKCa通道兴奋剂，如DHS-I(-I)，可显著降低血管平滑肌细胞BKCa通道开放机率[11]；(3)人工合成的BKCa通道兴奋剂，如NS004、、等，虽然这种化合物目前仍未应用于临床，但却是研究BKCa通道功能重要的工具。
BKCa通道阻滞剂包括美洲蝎毒索、蕈抗生素、北非蝎毒素等，其中肯尼亚蝎毒索和蕈抗生素是最常用的BKCa通道阻滞剂[12]。在研究BKCa通道的结构特点以及在不同的生理状态下BKCa通道激活机制时，BKCa通道阻滞剂发挥重要作用。
二、IRI的发生机制
IRI的发生机制目前尚不完全清楚，目前较多公认的机制有钙超员、ROS大量积聚和碱性代谢产物增多等诱因。
1．钙超员：
生理状态下胞浆内Ca2＋含量与细胞外液中Ca2＋含量相差10000倍左右。细胞的肌浆网、内质网和线粒体都是细胞内Ca2＋的储存库，这些Ca2＋稳态维持依赖于一系列Ca2＋的转运机制。组织脏器缺血时钠离子钾离子通道阻滞剂，细胞内ATP形成降低，钠泵活性增加，导致细胞内Na＋积聚，细胞肿胀；再灌注时，细胞内高含量Na＋迅速激活Na＋/Ca2＋交换体，使Na＋外流，同时大量Ca2＋步入细胞内，导致细胞结构损伤和功能代谢障碍，这是缺血再灌注钙超员产生的主要途径[13]。钙超员可以造成细胞膜、线粒体和肌浆网膜损伤，降低膜的私密性，使内皮细胞肿胀；钙超员还可以提高钙依赖性蛋白酶活性，加速黄固醇酯化酶转化为黄固醇氧化酶，促使更多自由基生成，损伤组织。
2．ROS大量积聚：
ROS分为羟自由基、过氧化氢和超氧离子自由基等。在正常生理条件下，机体自身不断形成ROS，又不断消除ROS，使其维持在一个动态平衡之中。但缺血再灌注时，机体形成ROS增多，而消除相对降低，进而造成大量ROS在细胞内堆积。ROS具有强悍的氧化活性，对几乎所有的生物分子都有损伤，尤其是对脂类最为敏感。ROS与细胞膜、线粒体膜及溶酶体膜上的不饱和脂肪酸发生脂类二溴化作用，形成二溴化脂类可以损伤生物膜。ROS使脂类发生二溴化反应，改变膜渗透性，又促使更多Ca2＋内流；ROS还破坏线粒体结构，干扰氧化乙酸化过程，加速ATP等高能乙酸化合物溃散，使ATP依赖的离子泵活性增长，其结果是进一步推动细胞内Ca2＋降低，引起钙超员。而钙超员又激化氧自由基的生成，两者互相影响，协同作用，最终造成IRI进一步加重。
3．碱性代谢产物增多：
组织脏器缺血，能量代谢障碍，细胞无氧代谢，使细胞内H＋生成增多，激活Na＋/H＋交换蛋白，Na＋内流增多，从而间接激活Na＋/Ca2＋交换蛋白，造成细胞内Ca2＋含量下降钠离子钾离子通道阻滞剂，加重细胞内钙超员[14]。再灌注前或再灌注即刻应用钙拮抗剂、Na＋/H＋交换蛋白或Na＋/Ca2＋交换蛋白抑制剂可抑制细胞内钙超员，减少IRI[1]。
三、BKCa通道对IRI的保护作用
1．缺血再灌注时BKCa通道电压的变化：
Han等[15]采用膜片钳实验技术研究缺血再灌注时BKCa通道电压的变化。研究分为实验组和对照组，其中实验组为缺血1h后猪冠状动脉平滑肌细胞，对照组为正常猪冠状动脉平滑肌细胞。结果发觉实验组BKCa通道电压显著升高；同时给与BKCa通道兴奋剂，发觉实验组BKCa通道电压的降低幅度高于正常对照组(P[16]研究同样发觉缺氧状态下，人肺动脉平滑肌细胞BKCa通道活性增长，且BKCa通道亚单位抒发减低。那些研究表明缺血再灌注时BKCa通道功能损坏可能是IRI发生的重要机制之一。
2．BKCa通道兴奋剂激活BKCa通道可减少IRI：
等[17]首次发觉脑胶质瘤细胞线粒体内膜上有BKCa通道，且和冠状动脉平滑肌细胞BKCa通道的基因抒发相同，均为基因[18]。采用BKCa通道兴奋剂处理再灌注肾脏后，心肌梗塞面积显著降低，表明心肌细胞线粒体BKCa通道开放时，对IRI心肌具有保护作用[19,20]。为明晰是通过激活BKCa通道，而不是通过兴奋线粒体ATP敏感性钾通道所起作用，Redel等[21]在用处理再灌注肾脏同时，加入线粒体ATP敏感性钾通道抑制剂，发觉的保护作用依然存在，而加入BKCa通道阻滞剂，保护作用消失，提示是通过激活心肌细胞线粒体内膜BKCa通道，而不是通过激活线粒体ATP敏感性钾通道起作用。
但是，上述研究似乎排除不是通过激活线粒体ATP敏感性钾通道起作用，但尚不能排除激活其他离子通道发挥作用。等[22]采用对BKCa通道激活特异性更高且中单粒体ATP敏感性钾通道无作用的兴奋剂在心肌缺血前进行预处理，结果同样发觉BKCa通道兴奋剂对心肌IRI具有保护作用，且在一定含量范围内，对IRI的保护作用与含量呈正相关，1和3μmol/L的降低心肌梗塞后面积分别为(11.4±2.0)%和(20.6±4.5)%(PCa通道激活对IRI具有保护作用，表明BKCa通道可能是IRI潜在医治靶向。与既往研究不同的是，该研究结果表明BKCa通道兴奋剂对缺血后心肌同样具有保护作用，但保护作用相对较弱。
近些年来，等[18]和等[23]采用基因敲除技术进一步阐述BKCa通道在IRI中的保护作用。结果表明，采用BKCa通道兴奋剂预处理正常肾脏，心肌梗塞面积显著降低，但同样采用BKCa通道兴奋剂预处理敲除BKCa通道基因的肾脏，心肌梗塞面积降低，因而充分否认激活BKCa通道可减少IRI，即IRI时可通过激活BKCa通道而起保护作用。以上基因敲除技术的使用，是现今实验技术的重大进展，明晰了BKCa通道在IRI中的保护作用。
3．缺血预处理激活BKCa通道减少IRI：
缺血预处理指一次或多次非损伤性、短暂、重复的心肌缺血和再灌注，能增强心肌对随即发生的长时间缺血损伤的耐受能力。早在1986年，美国就有研究报导觉得缺血预处理对于不同组织脏器的IRI具有保护作用，但其机制尚不清楚。李向东等[24]也发觉缺血预处理可减少猪急性心肌梗塞再灌注后心肌无复流和再灌注损伤。等[25]在缺血预处理过程中加入BKCa通道阻滞剂发觉缺血预处理作用增加，心肌梗塞面积降低；但如只在再灌注过程中加入抑制剂，缺血预处理作用依然存在。这提示缺血预处理的保护作用可能是在缺血初期提升了BKCa通道活性，而不是在后期的再灌注过程中。等[18]也借助基因敲除技术进行研究，发觉在缺血预处理状态下，BKCa通道基因敲除大鼠肾脏与正常对照组肾脏梗塞面积分别为(58±5)%和(28±3)%(PCa通道实现的。为此，BKCa通道可能是缺血预处理减少IRI的离子机制之一。
四、BKCa通道对IRI的保护作用机制
BKCa通道兴奋剂激活BKCa通道对IRI的保护作用机制主要是通过降低钙超员和ROS大量积聚。Kang等[5]借助钠泵阻滞剂哇巴因完善小鼠肾脏钙超员模型，再用BKCa通道兴奋剂灌注小鼠肾脏，发觉线粒体Ca2＋含量增加。这是因为BKCa通道激活后，K＋内流，线粒体膜去极化，增加了Ca2＋内流的电物理梯度，抑制或延后Ca2＋内流，减少钙超员现象。当加入BKCa通道阻滞剂后，Ca2＋含量上升，说明BKCa通道可以通过增加钙超员来减少IRI。BKCa通道增加钙超员的过程受蛋白激酶A调节。与蛋白激酶A兴奋剂联合应用时，其作用提高；而单独使用蛋白激酶A兴奋剂，对BKCa通道无激活作用[21]。等[26]用灌注肾脏发觉H2O2释放率由(85±25)%降到(12±1)%，因而得出BKCa通道兴奋剂可降低ROS形成的推论。等[27]同样也否认BKCa通道兴奋剂能降低ROS形成。有趣的是，尽管确实才能抑制ROS的形成，但其预处理作用的发挥却依赖缺血初期ROS的降低，若在兴奋剂预处理时加入ROS清理剂，其保护作用消失[25]。
缺血预处理的保护作用机制是短暂缺血过程中一些内源性触发因子的释放，如Ca2＋、ROS、腺苷、乙酰胆碱和一氧化氮等。这种触发因子通过各自相应的受体，如BKCa通道和ATP敏感性钾通道等，作用于组织细胞，实现其保护作用[28]。其实钙超员对机体可导致损伤，但实际上，初期短暂的Ca2＋降低，有利于BKCa通道激活。缺血预处理时，一次次短暂缺血，细胞内Ca2＋轻微下降，触发BKCa通道在后续长时间缺血中激活并开放，而在预处理时加入Ca2＋螯糖浆，缺血预处理的作用消失，因而否认了该作用机制[20]。
综上，缺血初期介导预处理的一些有益物质，也是再灌注时导致组织和脏器损伤的有害物质，二者看似矛盾，虽然并不矛盾。缺血初期Ca2＋或ROS重度降低，恰恰起到一种"预剌激"或则"触发"作用，使BKCa通道在此后常年的缺氧中更容易激活；而只是长时间缺血再灌注，Ca2＋或ROS大量积聚后才引起机体损伤。至于Ca2＋或ROS重度降低和大量积聚的定义，目前还没有统一的数目标准，仍需进一步研究。
BKCa通道除了对血管功能的调节起重要作用，并且对IRI具有保护作用，但其保护机制目前尚不完全清楚，初步研究表明缺血初期Ca2＋和ROS的重度降低可以触发BKCa通道激活；而BKCa通道激活后又可以降低细胞内钙超员和ROS大量积聚，进而发挥保护作用。随着研究的进一步深入，BKCa通道有可能成为IRI医治的潜在有效靶向之一。
参考文献（略）