移植肌皮瓣缺血再灌注損傷及保護(hù)措施的研究進(jìn)展

肌皮瓣移植是整形外科常見的臨床應(yīng)用廣泛的修復(fù)重建方法之一，它能有效修復(fù)組織(器官)缺損、促進(jìn)組織(器官)再生，重建功能、改善外形，最大限度地使結(jié)構(gòu)、功能和形態(tài)完美結(jié)合。肌皮瓣能否成活直接關(guān)系到手術(shù)的成敗，但在肌皮瓣移植過程中發(fā)生的缺血再灌注(Ischemia/Reperfusion，I/R)損傷是影響移植肌皮瓣存活的重要因素。如何提高游離皮瓣移植的成活率仍是整形外科研究的一個(gè)重要課題。本文就移植肌皮瓣缺血再灌注損傷及保護(hù)措施的研究進(jìn)展綜述如下。

1 移植肌皮瓣缺血再灌注損傷的機(jī)理

在大多數(shù)情況下，移植肌皮瓣能耐受短期的缺血再灌注損傷。當(dāng)缺血時(shí)間超過正常組織的耐受限度時(shí)，肌皮瓣的缺血壞死率將明顯增加。肌皮瓣的缺血損傷分為末梢肌皮瓣損傷和全肌皮瓣損傷。末梢肌皮瓣損傷是指由于肌皮瓣的長徑超出皮瓣蒂血供的支持范圍引起的損傷。全肌皮瓣損傷是指動(dòng)脈或靜脈腔內(nèi)或腔外阻塞引起的整個(gè)肌皮瓣的損傷。隨著技術(shù)的進(jìn)步，對血管解剖的深入了解，臨床上能形成有良好血供的肌皮瓣，使末梢型肌皮瓣缺血損傷少見。目前缺血性肌皮瓣損傷都是動(dòng)脈或靜脈源性的全肌皮瓣損傷。涉及的主要因素如下：

1．1 缺血：任何能引起肌皮瓣循環(huán)障礙的因素均能引起缺血再灌注損傷。技術(shù)缺陷、受區(qū)血管選擇失誤、受區(qū)或供區(qū)血管的原發(fā)疾病，機(jī)體的疾病均可導(dǎo)致肌皮瓣損傷。缺血是損傷的先決條件，缺血導(dǎo)致缺氧和無氧代謝途徑的激活，缺氧和細(xì)胞能量的缺乏引起各種生化改變，包括胞漿代謝的異常和細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)功能的障礙，細(xì)胞內(nèi)鈣離子顯著增加，鈣離子作為第二信使激活各種重要蛋白酶產(chǎn)生多種炎性介質(zhì)，導(dǎo)致組織損傷。

細(xì)胞代謝越旺盛對能量的依賴性越強(qiáng)，骨骼肌代謝旺盛，其缺血耐受性較皮膚差。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)肌皮瓣長時(shí)間的缺血可以引起肌肉的完全壞死，但皮膚層卻存活良好。Louishl認(rèn)為肌皮瓣臨界缺血時(shí)間(CIT50)為9～10h，當(dāng)超過臨界缺血時(shí)間(CIT50)時(shí)，肌皮瓣壞死率將大大增加。Hiroshi報(bào)道游離肌皮瓣在常溫下保存2h全部存活，保存4h部分存活，到6h則全部壞死。24h水腫達(dá)到高峰，也就大大增加了全皮瓣壞死的可能。

1．2 炎性介質(zhì)：再灌注時(shí)，重新恢復(fù)的血供激發(fā)了活性氧化介質(zhì)的產(chǎn)生，活性氧化介質(zhì)可以引起內(nèi)皮細(xì)胞腫脹和毛細(xì)血管通透性增加。活性氧化介質(zhì)包括氧自由基，H₂O₂，OH-及各種前炎性介質(zhì)，包括血小板活化因子(PAF)和十二烷類的化合物：白三烯(LT)，血栓素(TXA)，前列腺素(PG)。其中，PAF，LTB4，TX起主要作用。缺血時(shí)內(nèi)皮細(xì)胞、肥大細(xì)胞、單核細(xì)胞、中性粒細(xì)胞及血小板均能產(chǎn)生LTB₄、TXA₂。

1．2．1 PAF：PAF能刺激血小板的聚集，粒細(xì)胞的聚集和活化，增加血管通透性，調(diào)節(jié)細(xì)胞因子的產(chǎn)生。Stotland發(fā)現(xiàn)豬背闊肌肌皮瓣缺血再灌注后，PAF在不同的組織中表達(dá)沒有明顯不同。而在再灌注前從靜脈途徑給予PAF拮抗劑(L—659989)，肌皮瓣的存活率從19.7％提高到48.3％，皮瓣的存活率從42.0％提高到49.8％。認(rèn)為特異的PAF拮抗劑(L-659989)通過抑制中性粒細(xì)胞釋放的PAF的活性，提高肌皮瓣的存活率。

1．2．2 LTB₄：LTB₄具有化學(xué)趨化性，使中性粒細(xì)胞粘附血管內(nèi)皮并游出，釋放氧自由基和蛋白水解酶。LTB4還通過激活中性粒細(xì)胞表面的CD_U/CD₁₈受體，使中性粒細(xì)胞粘附內(nèi)皮細(xì)胞。Kirschner運(yùn)用豬的腹直肌肌皮瓣進(jìn)行研究，予以LTB₄受體拮抗劑SC-41930預(yù)處理后，肌皮瓣組織中每25高倍鏡下的中性粒細(xì)胞數(shù)較對照組明顯減少，肌肉梗死面積也明顯減少，從而說明LTB₄在中性粒細(xì)胞介導(dǎo)的肌皮瓣缺血再灌注導(dǎo)致的損傷中起關(guān)鍵作用。

1．2．3 TXA₂：TXA₂能誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞釋放氧化反應(yīng)介質(zhì)(ROIs)，通過調(diào)節(jié)CD_U/CD₁₈的活性引起粒細(xì)胞的滲出。TXA₂還具有收縮血管和聚集血小板的作用，從而在再灌注時(shí)阻礙了血管循環(huán)的恢復(fù)。

1．2．4 中性粒細(xì)胞：在缺血階段，最先激活的是中性粒細(xì)胞，它由TXA₂、LTB₄、補(bǔ)體C5a等趨化因子激活。它們能通過調(diào)節(jié)粒細(xì)胞表面的CD₁₈受體，影響粒細(xì)胞的粘附性。在缺血再灌注時(shí)，由于血管損傷和炎癥刺激，粒細(xì)胞被激活并被粘附在受傷的血管內(nèi)壁上。粒細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的粘附分為兩個(gè)階段：①早期的內(nèi)皮細(xì)胞依賴性粘附：主要激活粒細(xì)胞表面的CD_U/CD₁₈受體，并通過內(nèi)皮細(xì)胞膜表達(dá)的GMP-140(粘附分子的一種)、PAF及它們各自的粒細(xì)胞受體的相互作用。這一階段在5～10min達(dá)到高峰，持續(xù)30～45min；②后期的內(nèi)皮細(xì)胞依賴性粘附：出現(xiàn)在缺血4～6h，持續(xù)24h。通過新轉(zhuǎn)錄合成的細(xì)胞因子TNF、IL-1刺激內(nèi)皮細(xì)胞，合成和表達(dá)內(nèi)皮細(xì)胞一粒細(xì)胞粘附分子－1(ELAM－1)。Chen認(rèn)為中性粒細(xì)胞是氧自由基的主要來源，氧自由基能引起缺血再灌注損傷。他觀察到肌皮瓣缺血再灌注后，中性粒細(xì)胞在缺血的皮瓣區(qū)域明顯聚集增多，肌肉組織損傷的解剖分布也僅局限在肌肉缺血的部位，因此認(rèn)為中性粒細(xì)胞在缺血再灌注的損傷中起重要作用。Iwao報(bào)道白細(xì)胞一內(nèi)皮細(xì)胞的粘附和內(nèi)皮細(xì)胞源性的一氧化氮(NO)的代謝改變導(dǎo)致了缺血再灌注相關(guān)的微血管功能障礙，中性粒細(xì)胞的聚集、粘附和游走，白蛋白的滲出，肥大細(xì)胞的脫顆粒，導(dǎo)致缺血再灌注損傷。

1．2．5 核因子-KB(NF—KB)：NF—KB是近年提出的與缺血再灌注損傷相關(guān)的一個(gè)因子。NF—xB是一種細(xì)胞內(nèi)普遍存在的快速反應(yīng)性轉(zhuǎn)錄因子，由分子量為50kDa和65kDa的兩個(gè)亞單位組成，兩者通常與抑制蛋白IkB結(jié)合，它可被繼發(fā)的泛素化而蛋白水解，被釋放的NF-KB復(fù)合物被轉(zhuǎn)入細(xì)胞核，和某些炎癥介質(zhì)基因啟動(dòng)子區(qū)的固定核苷酸序列結(jié)合而啟動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄，誘導(dǎo)多種炎癥細(xì)胞因子如TNF—a、IL-1及粘附分子(ICAM-1)的基因轉(zhuǎn)錄，引起血管內(nèi)皮細(xì)胞和組織損傷。吳小蔚等運(yùn)用大鼠下腹島狀皮瓣進(jìn)行研究，對照組各時(shí)點(diǎn)皮瓣組織中NF—K Bp65陽性細(xì)胞呈弱陽性表達(dá)，缺血再灌注處理組則表達(dá)活性明顯增強(qiáng)，TNF-a，IL-1B含量明顯升高，并伴有明顯的組織水腫，中性粒細(xì)胞浸潤，線粒體結(jié)構(gòu)損傷。

1．2．6 熱休克蛋白70(HSP70)：肢體缺血后恢復(fù)血流，引起肢體血管內(nèi)的壓力突然增高，從而可導(dǎo)致HSP70基因的激活。肢體缺血再灌注時(shí)組織缺血，ATP減少，膜泵功能障礙，膜通透性增加，細(xì)胞內(nèi)酶外釋，鈣離子內(nèi)流引起細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)，應(yīng)激效應(yīng)信號(hào)傳入感應(yīng)細(xì)胞中具有同感的基因，激活此基因的熱休克要素編碼HSP。肢體缺血4～5h，HSP70即有高水平的表達(dá)。

1．2．7 其他因素：Zhangm報(bào)道在大鼠的股薄肌瓣的缺血再灌注中，TNF的基因表達(dá)在缺血后明顯升高，IL－1基因表達(dá)在缺血后4h開始升高，在第二次缺血后4h達(dá)到高峰值。血小板源性生長因子(PDGF)的表達(dá)在缺血后立即升高，4h后開始下降。認(rèn)為TNF、TL－1、PDGF均與缺血再灌注損傷有關(guān)。曹景敏報(bào)道在大鼠的腹壁島狀皮瓣缺血再灌注動(dòng)物模型中，阻斷靜脈引起的皮瓣壞死面積、活化中性粒細(xì)胞數(shù)目、MPO活化水平均明顯高于動(dòng)脈阻斷組。阻斷靜脈回流型皮瓣中性粒細(xì)胞活化時(shí)間早、數(shù)量多，較阻斷動(dòng)脈血供組皮瓣耐受缺血能力更差。

2 肌皮瓣缺血再灌注損傷的保護(hù)措施

2．1 缺血預(yù)處理：缺血預(yù)處理(Ischemicpreconditioning，IPC)的概念是由Nutty于1986年在心肌缺血再灌注損傷研究中首先提出的。在缺血預(yù)處理過程中，ATP逐步降解為腺苷，引起腺苷A1受體激活和鉀ATP通道開放，導(dǎo)致缺血期間能量消耗率降低和代謝產(chǎn)物乳酸等蓄積減少，再灌注期間能量恢復(fù)率提高和中性粒細(xì)胞聚積減少，從而減輕中性粒細(xì)胞介導(dǎo)缺血再灌注損傷。Mounsey等將缺血預(yù)處理方法引入骨骼肌實(shí)驗(yàn)，研究中對豬背闊肌島狀皮瓣進(jìn)行30min缺血預(yù)處理后，與對照組比較，骨骼肌存活面積提高20％。Zahir通過實(shí)驗(yàn)表明，在大鼠肌皮瓣預(yù)缺血處理時(shí)，缺血循環(huán)時(shí)間10min，循環(huán)3次為佳。

2．2 中性粒細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞粘附抑制劑：中性粒細(xì)胞游出血管并聚集于炎癥部位，釋放多種細(xì)胞因子、炎癥介質(zhì)、氧自由基和蛋白水解酶等，這是缺血再灌注損傷的主要機(jī)理之一。缺血再灌注組織損傷的關(guān)鍵是粒細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞粘附，這是粒細(xì)胞參與炎癥反應(yīng)和凝血的先決條件，而粘附始于內(nèi)皮細(xì)胞的細(xì)胞間粘附分子1(ICAM－1)與白細(xì)胞的CD_11a/CD₁₈和CD_11b/CD₁₈受體結(jié)合。Vedder報(bào)道用直接針對CD₁₈的單克隆抗體60.3在兔的缺血再灌注中阻斷血管內(nèi)中性粒細(xì)胞的聚集和對內(nèi)皮細(xì)胞的粘附抗體處理，對內(nèi)皮細(xì)胞、微血管和組織的損傷有明顯的保護(hù)作用。Stotland報(bào)道粘附分子中的選擇蛋白在缺血再灌注損傷中起重要作用，單克隆抗體EL一246能特異性結(jié)合E和L選擇蛋白，阻斷E/L選擇蛋白介導(dǎo)的中性粒細(xì)胞的粘附，從而減少豬的肌皮瓣的缺血再灌注損傷。Turegun認(rèn)為血小板內(nèi)皮細(xì)胞粘附分子(PECAM－1)是粒細(xì)胞穿過內(nèi)皮細(xì)胞層所需要的粘附成分。在大鼠的提睪肌島狀肌瓣缺血再灌注中，通過單克隆抗體抑制PECAM—1的活性，抑制了粒細(xì)胞的游走和粘附，顯著地減少缺血再灌注損傷。Mowlavi發(fā)現(xiàn)局部低溫能抑制CD_11b的表達(dá)，減少中性粒細(xì)胞浸潤，從而減輕早期的骨骼肌肌瓣再灌注損傷。

2．3 血管內(nèi)皮生長因子：Wang報(bào)道，運(yùn)用逆轉(zhuǎn)錄酶PCR研究，大鼠提睪肌瓣的缺血再灌注能抑制內(nèi)皮型一氧化氮合成酶(eNOS)mRNA的表達(dá)，但卻增強(qiáng)了誘導(dǎo)型一氧化氮合成酶(iNOS)mRNA的表達(dá)。靜脈注入VEGF后能顯著增強(qiáng)eNOS的mRNA的表達(dá)，但對iNOS的mRNA卻沒有影響。因此，VEGF對肌皮瓣缺血再灌注損傷有保護(hù)作用。楊立文報(bào)道，采用直接注射法轉(zhuǎn)pcD2/hVEGF121真核表達(dá)質(zhì)粒于大鼠缺血皮瓣內(nèi)膜層，術(shù)后7天檢測皮下血管密度、皮瓣血供和皮瓣成活率，發(fā)現(xiàn)經(jīng)VEGF基因治療組與對照組相比皮下血管密度增加、血液供應(yīng)增多和皮瓣成活率顯著性增高(P＜0.01)。VEGF基因治療能夠誘導(dǎo)新血管形成、增加血流灌注，促進(jìn)缺血皮瓣的生存。

2．4 NF-KB活化的抑制劑：抑制NF—KB活化的實(shí)驗(yàn)方法正在從基因水平為防治缺血再灌注損傷探索一種新途徑。主要方法有：①應(yīng)用低溫和抗氧化劑，如：吡咯烷二硫氨基甲酸酯(PDTC)、維生素E、N－乙酰－L一半胱氨酸，阻止NF－kB－IkB復(fù)合物分解；②用腺病毒介導(dǎo)突變型IkB，可以阻止NF-kB的核移位；③活化cAMP依賴的蛋白激酶(PKA)，提高胞內(nèi)cAMP的濃度，抑制粒細(xì)胞NF-KB的活化。而PDTC對NF-kB活性有特異性抑制作用，這與其抗氧化能力相關(guān)，因此PDTC的應(yīng)用較多。吳小蔚報(bào)道I/R組血漿TNF－a、IL－1B含量，組織MPO活性較對照組明顯升高，PDTC對肌皮瓣進(jìn)行預(yù)處理后，其血漿TNF－A、IL-1B含量，組織MPO活性較I/R組顯著降低，肌細(xì)胞線粒體損傷程度改善及肌肉存活比例明顯提高。PDTC能通過抑制NF－KB活化，而減少TNF－a、IL－1B合成，減輕中性粒細(xì)胞的浸潤和組織水腫，有效減少肌皮瓣的缺血再灌注損傷。

2．5 激素：曹景敏運(yùn)用地塞米松對大鼠島狀皮瓣進(jìn)行預(yù)處理，實(shí)驗(yàn)組的皮瓣存活面積明顯改善，TNF－a顯著下降，IL－10則能維持在一個(gè)較高的水平。TNF－a在皮瓣缺血再灌注過程中對皮瓣起明顯的損害作用，而IL－10則起保護(hù)作用。地塞米松保護(hù)皮瓣的作用機(jī)理與減少血漿中TNF-a的濃度、增加IL-10濃度有關(guān)。

2．6 黃嘌呤氧化酶的抑制劑：曾經(jīng)有人認(rèn)為黃嘌呤氧化酶是產(chǎn)生氧自由基的關(guān)鍵酶，也設(shè)想通過應(yīng)用黃嘌呤氧化酶的抑制劑來改善肌皮瓣的存活率。但Louis報(bào)道在大鼠的缺血再灌注動(dòng)物模型中，給予50mg/kg別嘌呤醇并不能改善肌皮瓣的存活率，而給予300mg/kg的別嘌呤醇則導(dǎo)致部分動(dòng)物的死亡，但并不能改善肌皮瓣的存活率。因此別嘌呤醇對改善肌皮瓣的存活率作用不大，也說明黃嘌呤氧化酶系統(tǒng)對氧自由基的產(chǎn)生不具有主導(dǎo)作用。

綜上所述，肌皮瓣缺血再灌注損傷的解剖學(xué)因素是肌皮瓣的循環(huán)障礙，病理生理學(xué)因素主要是缺血再灌注后的活性介質(zhì)的釋放，導(dǎo)致中性粒細(xì)胞的激活、聚集、粘附和游走，釋放多種細(xì)胞因子、炎癥介質(zhì)、氧自由基和蛋白水解酶等。其保護(hù)措施的研究主要集中在阻止中性粒細(xì)胞與血管內(nèi)皮細(xì)胞粘附和改變炎癥介質(zhì)的代謝方面。NF—KB是近年提出的與缺血再灌注損傷相關(guān)的一個(gè)因子，從基因水平為防治缺血再灌注損傷探索一種新途徑。它已在心肌缺血再灌注、肝移植、胰腺炎、肺缺血再灌注損傷等領(lǐng)域得到廣泛研究和充分認(rèn)識(shí)，而在肌皮瓣缺血再灌注損傷的研究較少，其作用的具體分子生物學(xué)機(jī)制尚有待于進(jìn)一步深入研究。