ICU获得性肌无力病理生理机制的研究进
近年来,随着ICU患者存活率的增加,ICU患者特别是老年患者最常见的远期并发症ICU获得性肌无力（intensivecareunitacquiredweakness,ICUAW）的发病率也逐渐上升,成为慢重症类型之一,主要表现为神经肌肉损害,脱机成功率、存活率及出院率下降,病死率和慢性残障率上升。ICU-AW分为危重病性肌病（criticallyillmyopathy,CIM）、危重病多发性神经病（criticalillnesspolyneuropathy,CIP）以及二者并存的危重病性神经肌肉病（criticalillnesspolyneuromyopathy,CIPNM）三个类型。
近二十年的研究显示,镇静、骨骼肌松弛、制动、机械通气、高血糖、脓毒症等因素均可促进ICU-AW发生；众多研究亦显示离子通道、线粒体和肌肉蛋白代谢的异常及部分细胞因子异常释放等均可致肌肉萎缩、肌力下降及神经传导受损,导致ICU-AW的发生发展。本文就近年来关于ICU-AW发病机制的临床研究进展总结如下。
1离子通道
离子的跨膜移动平衡形成静息电位,在此基础上通过离子通道的开放、关闭和离子跨膜流动,将信号转导到细胞内部,形成动作电位,启动兴奋-收缩偶联。因此静息电位离子平衡的破坏、动作电位传递的跨膜电子流异常及其离子通道的失活、结构修饰和分布异常都将对肌膜兴奋性和兴奋-收缩偶联产生影响。与ICU-AW发生相关的离子通道主要为电压依赖性钠通道及钙通道,这两者的异常均可导致肌膜兴奋性下降以及兴奋-收缩偶联障碍。
1.1电压依赖性钠通道
危重症患者可出现肌纤维传导速度降低,相对不应期增加,肌纤维兴奋性减低。在去神经支配联合类固醇治疗的大鼠中,发现多数肌纤维无兴奋性是由静息电位去极化与电压依赖性钠通道失活超极化所致。在脓毒症大鼠中也发现电压依赖性钠通道失活超极化现象。这些数据表明,失活钠通道增加是肌纤维兴奋性降低的主要原因。
骨骼肌分布的电压依赖性门控钠通道有Nav1.4和Nav1.5两个亚型,其中Nav1.4分布不均衡,神经肌肉接头和T管部位最多,而T管的Nav1.4是动作电位从肌膜向三联结点传播、触发兴奋-收缩偶联的必要结构；Nav1.5在骨骼肌胚胎期表达,随后表达逐渐下调。有文献报道显示ICU-AW中Nav1.4和Nav1.5均失活向超极化方向转变,钠电流和电导率降低,可用钠通道减少,肌细胞膜无反应性,骨骼肌细胞兴奋性下降或丧失,而在去神经支配联合类固醇致CIM模型中发现电压依赖性Nav1.4失活超极化是其主要原因,同时还发现Nav1.5及Nav1.5的信使RNA（messengerRNA,mRNA）显著上调,高于单独去神经支配或类固醇治疗者；在脓毒症动物模型中也发现Nav1.5上调。此外,在此模型中发现骨骼肌细胞膜明显去极化,Na+、Cl-浓度选择性增加,推测是因为细胞肿胀引起细胞损伤,使钠通透性增加而致肌细胞膜去极化。因此,除了钠通道失活超级化能降低肌纤维兴奋性外,骨骼肌细胞膜去极化、静息电位减低也可限制肌肉的兴奋性。还有研究推测这可能与Na+/Ca2+泵活性增加有关,可引发Ca2+摄取增强及去极化。
Kraner等发现与正常小鼠相比,ICU-AW小鼠骨骼肌Nav1.5α亚基和Nav1.4α亚基糖基化改变伴随电压门控钠通道失活超级化及萎缩蛋白的变化。其研究还显示缺乏神经元型一氧化氮合酶（neuronalnitricoxidesynthase,nNOS）的小鼠去神经支配肌肉更易兴奋,并证实一氧化氮通过Nav1.4磷酸化触发失活超极化,使肌细胞失去兴奋性。而Guillouet等则发现在脓毒症动物模型中肿瘤坏死因子α（tumornecrosisfactoralpha,TNF-α）可大幅抑制肌纤维最大钠电流,呈剂量和时间依赖性；研究还显示TNF-α通过激活蛋白激酶C诱导钠通道磷酸化。
Llano-Diez等在ICU-AW大鼠模型肌纤维中发现钠通道分布异常,只有40%的肌纤维具有类似的纤维模式,推测钠通道分布异常导致电位传导出现问题,进而促进ICU-AW的发生。
1.2钙通道
肌细胞膜二氢吡啶受体（dihydropyridinereceptor,DHPR）/L型电压门控钙通道和肌浆网（sarcoplasmicreticulum,SR）兰诺定受体（ryanodinereceptor,RyR）1/钙释放通道相互作用,通过机械和化学的双向偶联机制转导信号调节钙离子通道。任何导致上述环节异常的因素均可导致骨骼肌兴奋-收缩偶联障碍及肌力受损,这一点在ICU-AW啮齿类动物模型中得到验证。
Kraner等在去神经支配联合地塞米松诱导CIM大鼠模型中发现,RyR1与电压门控钙通道1.1平行上升导致钙从SR释放增加,后者触发多个病理过程,如钙依赖水解蛋白酶Calpain激活,参与肌原纤维蛋白降解过程,进入三磷酸腺苷（adenosinetriphosphate,ATP）-泛素蛋白酶体途径,启动肌细胞骨架蛋白水解。该研究还对胞衬蛋白（细胞骨架蛋白,Calpain的底物）进行测量,发现SR钙释放增加可激活Calpain；另一方面电压门控钙通道1.2介导的电压门控性L型钙通道和ORAI1介导的钙释放激活通道水平下降。同时,多数肌纤维中RyR1表达呈均一性增加,但也有少数在一组肌纤维中强表达,伴SR严重破坏和严重肌萎缩,肌球蛋白/肌动蛋白值缩小,肌球蛋白重链被选择性降解。研究还发现RyR1蛋白或其相关蛋白部分翻译后修饰,导致RyR功能改变引起钙从SR中泄漏,致胞浆内Ca2+升高,引起肌萎缩和肌节组织结构混乱。Llano-Diez等在镇静、骨骼肌松弛和机械通气诱导的ICU大鼠模型中发现DHPR蛋白表达水平虽无明显下降,但分布混乱,RyR和肌浆网Ca2+-ATP激酶1表达明显下降,伴肌力下降,提示SR钙释放受损。与此类似,在盲肠结扎与穿刺诱导脓毒症大鼠模型中也发现脓毒症期间钙从SR释放减少,对钙敏感性降低,推测这是骨骼肌功能障碍的原因。
钙火花指钙从SR向胞浆快速释放,即肌质游离钙离子瞬变形成电刺激,多发生于细胞外液渗透压变化或膜结构损伤等应激情况下。Llano-Diez等对CIM大鼠单一完整的屈趾短肌纤维测量其强直收缩期间肌力和SR的游离钙离子,结果表明CIM大鼠强直期胞浆内的游离钙离子低于80%,肌力只有15%；给予5mmol/L咖啡因,游离钙离子恢复正常,但肌力仍降低50%。而共焦成像显示CIM大鼠强直期的游离钙离子瞬变电刺激会造成肌力受损。
此外,近期有报道称细胞因子白细胞介素1（interleukin-1,IL-1）也能改变SR游离钙离子瞬变,引起兴奋-收缩解偶联,诱导肌肉萎缩。
2肌肉蛋白代谢
分解代谢旺盛是危重症患者特别是老年患者重要的代谢特征,肌肉蛋白分解是其重要的组成部分,直接促进ICU-AW的发生。目前认为肌肉蛋白降解主要是通过泛素-蛋白酶体和自噬-溶酶体等途径进行。当蛋白降解途径异常激活时,蛋白降解加速致肌肉蛋白减少,肌肉萎缩。同时,蛋白合成不是分解途径简单的反向调控,它有自己特殊的调节因子,如：雷帕霉素靶蛋白（mammaliantargetofrapamycin,mTOR）、生长分化因子15（growthdifferentiationfactor15,GDF-15）等,当体内这些因子异常出现时,可减少肌肉蛋白合成,导致肌肉萎缩。
2.1泛素-蛋白酶体途径激活
泛素-蛋白酶体途径是真核细胞内最主要的蛋白降解途径,泛素蛋白酶连接酶E3s是其关键酶,肌萎缩素Atrogin-1/肌萎缩因子（muscleatrophyFbox,MAFbx）和肌环指蛋白（muscle-specificringfingerprotein,MuRF）1正好能编码它。Atrogin-1/MAFbx和MuRF1表达增加造成肌球蛋白分解增加,减少肌肉合成,致肌肉萎缩。胰岛素样生长因子1（insulin-likegrowthfactor-1,IGF-1）/磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol3kinase,PI3K）/蛋白激酶B（proteinkinaseB,Akt）是Atrogin-1/MAFbx和MuRF1激活的经典上游途径。而IGF-1是蛋白合成的正向调节信号,抑制MuRF1和MAFbx的转录,反向调节泛素-蛋白酶体途径。若IGF-1/PI3K/Akt途径受阻,转录因子人叉头框蛋白O（forkheadboxO,FoxO）从细胞质重回细胞核（MuRF1和MAFbx表达上调需要FoxO的激活和易位）,上调Atrogin-1/MAFbx和MuRF1的表达,致肌萎缩。目前研究表明ICU-AW肌萎缩与此密切相关。Sacheck等在去神经支配或脊索切断的腓肠肌中发现Atrogin-1表达上调40倍,MuRF1上调15倍,而IGF-1可降低Atrogin-1的mRNA表达,从而减少蛋白质降解。悬吊法诱导ICU-AW的大鼠在悬吊1d后MAFbx提高2.1倍,悬吊第2天MAFbx的mRNA增加2.8倍,在第4天和第7天仍保持上升。同样的悬吊模型在第14天发现主要组织相容性复合体（majorhisto
