皮瓣缺血再灌注損傷的防治進展

在整形外科，皮瓣被常規(guī)地應用于修復由外傷、腫瘤、切除手術或者先天畸形等引起的組織缺損。經過多年來的基礎和臨床研究，皮瓣移植的成活率已有所增加，但臨床上仍存在部分或全部壞死的病例。究其原因，缺血再灌注（ischemia／reperfusion，I/R）損傷是皮瓣壞死的主要機制，學者們在研究中提出了一些治療措施，如通過應用血管生長因子和干細胞移植來改善皮瓣血液循環(huán)、缺血預處理、氧自由基和炎性介質抑制劑減輕皮瓣缺血再灌注損傷等，本文將其最新研究進展綜述如下。

1 改善皮瓣血液循環(huán)

移植皮瓣可因缺血導致壞死，而防治皮瓣缺血的根本措施在于改善皮瓣血液循環(huán)、減輕缺血再灌注損傷。應用促進新生血管生長的藥物和干細胞移植可改善皮瓣血液循環(huán)，有效防治皮瓣缺血再灌注損傷。

1.1促進新生血管生長的藥物：血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF) 能高效特異地促進血管內皮細胞的分裂和增殖，加速受損血管內皮的修復，達到預防再狹窄的目的[1]。但VEGF在血漿中半衰期僅30～45min，這就難于在局部維持足夠的VEGF濃度，從而使VEGF治療受到限制［2］，如何延長其作用時間，是當前研究熱點。王繼紅等[3]發(fā)現(xiàn)明膠海綿攜帶VEGF注射較直接注射VEGF更有利于促進皮瓣成活，因為明膠海綿可以延長VEGF在局部的作用時間，起到支架作用，為血管生成構建有利的微環(huán)境。還有研究發(fā)現(xiàn)[4-5]，以腺病毒為載體介導的VEGF-165基因可使肌皮瓣內CD31陽性的毛細血管、α平滑肌肌動蛋白陽性的微動脈數量增加，皮瓣壞死率降低；VEGF能夠提高血管內皮細胞NO合成酶的表達及活性，促進NO的合成與釋放，擴張血管，增加皮瓣血流。最近，有研究發(fā)現(xiàn)VEGF和NO聯(lián)合較單獨應用能明顯提高缺血皮瓣的成活率[6]，可能和NO擴張血管，增加皮瓣血流，VEGF促進血管增生，抑制血栓形成，改善皮瓣血運，抑制缺血再灌注損傷有關。

1.2干細胞移植與缺血再灌注

1.2.1脂肪干細胞（adipose derived stem cella， ASCs）:ASCs是由ZUK[7]首次從脂肪組織懸液中分離獲得。研究表明ASCs能分泌大量的細胞因子，如肝細胞生長因子（hepatocyte growth factor，HGF），成纖維細胞生長因子（fibroblast growth factor FGF），VEGF，胰島素樣生長因子（insulin-like growth factor，IGF），以促進血管再生[8]。Uysa等[9]將CM-DIL標記的ASCs應用于大鼠橫形腹直肌肌皮瓣中，再造皮瓣缺血再灌注損傷模型。術后10天，皮瓣成活面積、血管數量，血細胞比容的水平增加，皮瓣中出現(xiàn)大量內皮細胞，CM-DIL陽性ASCs占內皮細胞數量的20.81%。組織中VEGF、轉化生長因子（transfer growth factor，TGF）、FGF含量增加，組織中髓過氧化物酶（MPO）水平降低，NO水平明顯升高。推測其機制可能是ASCs與促進內皮細胞增殖，抑制炎癥反應，降低中性粒細胞的滲出，提高NO數量有關。

1.2.2內皮祖細胞:血管內皮祖細胞(endothelial progenitor cell，EPCs)來源于骨髓衍生的單核細胞(BM-MNCs)，是血管內皮細胞的前體細胞。EPCs可以通過其表面的標志物如CD34、KDR、CD133所被識別。在外周血中發(fā)現(xiàn)EPCs使其增加了一項新的機制：血管形成[10-11]，即EPCs的原位分化和隨后一起融合入新的血管中。Zan等[12]分離大鼠右側股動脈分支，反轉后構建腹部預置皮瓣，在植入血管周圍四個部位分別等量注射EPCs，5周后皮瓣成活率明顯提高，微血管造影顯示植入血管周圍有大量新生血管與腹部皮瓣原有血管相通。CM-DIL標記的EPCs出現(xiàn)在皮瓣缺血部位血管的內皮層。這表明內皮祖細胞可以提高缺血組織的血管化以及損傷內皮的內皮化。移植后的EPCs可以通過融合在血管組織中發(fā)揮作用。目前已經證明，各種來源的EPCs都能高效分泌HGF、VEGF、IGF等促血管化因子[13]。植入EPCs來提高新血管的形成作用可能通過兩種機制解釋：一是通過旁分泌的方式釋放前血管原因子；二是分化為成熟的內皮細胞和混合進新形成的血管中。

1.2.3骨髓間充質干細胞：骨髓間充質干細胞（bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs）是一種纖維樣成體干細胞，約占骨髓中有核細胞的0.001%～0.01%。Ichioka等[14]將BMSCs于術后即刻皮下注射至小鼠背部隨意皮瓣，隨后制造缺血再灌注模型，7天后皮瓣的成活面積明顯增加，皮下、肌肉層下的肉芽組織厚度增加，熒光顯微鏡下觀察到移植的細胞出現(xiàn)在血管壁結構中。細胞移植后促進血管化的機制尚不明確，在皮瓣血管化的過程中，各種因子之間互相協(xié)調，共同發(fā)揮作用。植入的細胞可以持續(xù)分泌多種因子，避免了應用生長因子時的單一性、發(fā)揮作用時的短暫性等問題。目前研究僅限于觀察到植入的細胞出現(xiàn)在血管壁結構中，尚未觀察到分化后的細胞能否發(fā)揮作用，因此還需要大量的實驗來證明此問題。

2減輕移植皮瓣缺血再灌注損傷

2.1缺血預處理：Murry[15]于1986年在犬心肌缺血再灌注損傷研究中首先提出缺血預處理(Ischemic preconditioning， IPC)，這一概念為“一種對短暫缺血發(fā)作的快速適應性反應，能減少在隨后較長的缺血期中組織細胞的壞死”。Cami1la等[16]在對大鼠背闊肌肌瓣移植的研究中發(fā)現(xiàn)，缺血預處理引起的肌瓣保護作用會立即產生并可維持24h；同時指出，缺血預處理并非通過改變肌瓣的灌注壓起作用，而是加強了骨骼肌細胞對缺血的耐受能力。王洪剛等[17]應用8種不同方案IPC對大鼠橫形腹直肌肌皮瓣再灌注損傷的影響，結果發(fā)現(xiàn)實驗所取的預處理方法均可有效地減輕肌皮瓣組織的缺血再灌注損傷，肌皮瓣成活面積較對照組提高了2～3倍，與國外相關研究的結果相類似[18]。尤其是缺血時間長于再灌注時間組（缺血10min、再灌注5min）及預處理次數增加(2次) 時，其保護性作用更明顯。即使缺血預處理能夠通過提高微循環(huán)的再灌注來提高皮瓣的成活率，但具體機制尚未明確。有一些研究表明缺血預處理的保護機制是和有舒張血管功能的NO[19]，蛋白激酶C（PKC）在PKC- K+-ATP（三磷酸腺苷）結合通道的信號傳導途徑[20]，K+-ATP通路有關[21]。K+-ATP通路能保證肌肉中較高的ATP含量，在缺血時降低乳酸鹽的蓄積，在肌肉再灌注時降低髓過氧化物酶的活性[21]。盡管缺血預處理在動物實驗中已經被大量證實，但是臨床應用很少?？赡芎退爆嵉牟僮鞑襟E，需要游離并反復夾畢皮瓣蒂部血管，可能導致血管蒂機械性損傷，手術時間延長及增加患者痛苦有關。

2.2 對抗自由基：氧自由基又稱活性氧，是氧分子單價還原過程的中間產物。其特點是: 活性強，結構不穩(wěn)定，存在時間短，反應后常呈鏈鎖式反應， 因此可對機體造成持續(xù)性的損害[22]。缺血再灌注時氧自由基對細胞的任何成分均能造成損傷，主要與細胞膜結構中多價不飽和脂肪酸反應，生成脂質過氧化物，導致細胞膜脂鏈式過氧化反應，產生許多毒性基團，并進一步形成活潑的自由基，加速了脂質過氧化程度，產生大量丙二醛（MDA），因此MDA水平直接反映了脂質過氧化程度并間接反映自由基水平，是組織細胞損傷的重要標志，而其水平增加取決于再灌注損傷的嚴重程度。用于試驗研究的有一些抗氧化劑如VC和VE，SOD，DMSO，黃嘌呤氧化劑（別嘌呤醇），GSH和CAPE，均能以不同方式減少氧自由基的產生和(或)清除自由基，減輕對內皮細胞的損傷和炎癥反應，從而減輕缺血再灌注損傷，提高皮瓣成活率。

已有實驗表明，表面利多卡因丙胺卡因乳膏（EMLA）能夠提高隨意皮瓣的成活，表明其在血管的雙向性影響，即注射后首先表現(xiàn)為血管收縮，其后則表現(xiàn)為血管擴張，類似于“缺血預處理”的過程[23]。Leduc等[24]在炎癥反應大鼠模型中應用利多卡因，證實他能減少氧自由基引發(fā)的脂質降解產物。最近，Teoman、顧文奇等[25-26]在大鼠腹部下動脈島狀皮瓣缺血再灌注模型中應用利多卡因能降低丙二醛含量，減少脂質過氧化物及氧自由基的含量，提高皮瓣成活率，提示利多卡因可作為一個外源性氧自由基清除劑。

2.3 減輕炎癥反應

2.3.1 NF-κB活化抑制劑：NF-κB是近年提出的與缺血再灌注損傷相關的一個因子。NF-κB是一種多效性轉錄調控因子，激活后可誘導多種炎癥細胞因子如腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細胞介素-1及黏附分子如E-/P-選擇素、細胞間粘附分子-1（ICAM-1）的基因轉錄[27]，所以，如果抑制了NF-κB的激活或者促進其失活，降低細胞中NF-κB的水平，就可減緩其上調的多種炎癥介質的表達，從而減輕再灌注引起的炎癥反應，并且此方法要比單一使用細胞因子拮抗劑效果更顯著[28]。吳小蔚[29]報道I／R組再灌注2、6h皮瓣組織中TNF-α、ICAM-1表達明顯增高，MP0活性增高，伴明顯的中性粒細胞浸潤及組織結構破壞，提示皮瓣再灌注早期相關炎癥介質表達上調，這可能是導致中性粒細胞附壁、 穿越內皮間隙向血管外浸潤， 并加劇組織損傷的重要因素之一。NF-κB抑制劑吡咯烷二硫氨基甲酸酯( PDTC)應用于再灌注早期，皮瓣組織中TNF-α、ICAM-1表達降低，MP0活性下降及中性粒細胞浸潤、組織破壞程度減輕。證明NF-κB活化在中性粒細胞介導的皮瓣I／R損傷中起重要作用。提示PDTC可能通過下調炎癥介質TNF-α、ICAM-1表達，進而干預中性粒細胞向皮瓣組織浸潤，減輕 I/R 損傷。

2.3.2半胱氨酰白三烯受體拮抗劑：眾所周知，長時間的缺血、缺氧可引起細胞質中鈣離子升高，磷脂酶A2的活性和脂質氧化酶隨后增加，這些酶活性增加產生白三烯[30]。高選擇性半胱氨酰白三烯 (a selective reversible cysteinyl leukotriene 1 CysLT1)受體拮抗劑--孟魯司特能競爭性拮抗白三烯 D4與 CysLT1受體的結合，在抑制炎癥細胞的游走遷移、聚集、活化等方面起著重要作用，可抑制炎癥介質和細胞因子釋放，顯著降低血清白介素- 4、可溶性細胞間粘附分子-1等炎癥介質的濃度[31]。Kaan等[32]運用大鼠的腹壁下動脈皮瓣，予以CysLT1受體拮抗劑（孟魯司特）腹腔注射后，皮瓣的存活率從58.6%提高到了87.9%。認為特異性的CysLT1受體拮抗劑—孟魯司特，能夠抑制中性粒細胞的滲出，維持氧化物和抗氧化物的動態(tài)平衡，調節(jié)炎癥因子的產生。

諸多研究已經證實，缺血再灌注損傷是導致皮瓣壞死的最主要原因之一，已引起皮瓣移植相關專業(yè)的高度重視，經過多年來的基礎和臨床研究，對于皮瓣缺血再灌注損傷的防治已經取得了進展，但尚缺少確切、有效的方法，進一步探討副作用少、療效肯定的防治方法是今后研究的方向。

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[收稿日期]2010-11-29 [修回日期]2011-02-10

編輯/李陽利