心肌缺血適應(yīng)的基礎(chǔ)和臨床研究進(jìn)展

趙 力，李亞軍，張博陽，王東娟，李東韜，李賢峰，陳 宇，李田昌

心肌缺血適應(yīng)的基礎(chǔ)和臨床研究進(jìn)展

趙 力，李亞軍，張博陽，王東娟，李東韜，李賢峰，陳 宇，李田昌

適應(yīng)是指機(jī)體減輕器官缺血-再灌注損傷的內(nèi)在保護(hù)機(jī)制。心肌缺血預(yù)適應(yīng)指在長時(shí)間缺血前給予心肌數(shù)輪短暫的缺血-再灌注處理對(duì)心肌起到保護(hù)作用。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)缺血后適應(yīng)、缺血期適應(yīng)、遠(yuǎn)程缺血適應(yīng)及藥物模擬適應(yīng)均可起到心肌保護(hù)作用。雖然臨床上對(duì)于適應(yīng)現(xiàn)象有著巨大的興趣，但目前的臨床應(yīng)用仍然有限，主要的原因包括處理方案缺乏標(biāo)準(zhǔn)化、影響保護(hù)作用的因素較多。遠(yuǎn)程缺血適應(yīng)是目前最有前景的無創(chuàng)心肌保護(hù)方式之一，其推廣應(yīng)用有賴于進(jìn)一步的設(shè)計(jì)合理、大樣本及規(guī)范化的臨床研究開展。

心肌梗死；缺血-再灌注損傷；缺血適應(yīng)；轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)

心肌梗死是目前致死、致殘率最高的疾病之一，對(duì)防治工作提出了很大的挑戰(zhàn)。雖然隨著介入治療等技術(shù)的進(jìn)步，開通冠狀動(dòng)脈血管的速度加快，很大程度上減少了心肌梗死面積，提高了患者的預(yù)后及生存率；但缺血-再灌注損傷對(duì)大部分患者仍然造成了相當(dāng)程度的心肌壞死，導(dǎo)致死亡或心功能下降。1986年，Murry等［1］研究犬在不同缺血時(shí)間后能量代謝底物變化情況時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)如果預(yù)先給予目標(biāo)冠狀動(dòng)脈4次短暫缺血-再灌注處理（5 min），隨后的長時(shí)間缺血造成的心肌梗死范圍將大大減少，這種現(xiàn)象被稱為預(yù)適應(yīng)，自此開啟了缺血適應(yīng)心肌保護(hù)的研究歷程。作者從缺血預(yù)適應(yīng)現(xiàn)象的研究歷程、缺血預(yù)適應(yīng)心肌保護(hù)作用的機(jī)制及替代方式、長期遠(yuǎn)程缺血適應(yīng)訓(xùn)練在預(yù)防及康復(fù)中的應(yīng)用等方面進(jìn)行綜述。

1　缺血預(yù)適應(yīng)現(xiàn)象的研究歷程

預(yù)適應(yīng)的第1個(gè)研究階段主要是對(duì)其規(guī)律的研究，包括最佳的缺血預(yù)適應(yīng)處理持續(xù)時(shí)長和輪數(shù)，最理想的開始時(shí)機(jī)，保護(hù)效應(yīng)在何時(shí)開始下降、何時(shí)消失、何時(shí)再度出現(xiàn)，以及持續(xù)性的缺血必須不少于多長時(shí)間才能顯現(xiàn)出預(yù)適應(yīng)的保護(hù)作用。研究發(fā)現(xiàn)預(yù)適應(yīng)保護(hù)作用在2 h后消失，在24 h后又自動(dòng)出現(xiàn)，即第二保護(hù)窗，其與第一保護(hù)窗相比作用相對(duì)較弱但更持久［2］。第2個(gè)研究階段的研究重點(diǎn)是保護(hù)作用的機(jī)制。第3個(gè)研究階段主要關(guān)注可以模擬缺血預(yù)適應(yīng)的其他預(yù)適應(yīng)保護(hù)方式，包括藥物預(yù)適應(yīng)、遠(yuǎn)程缺血預(yù)適應(yīng)［3］。

與動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究幾乎同時(shí)，研究者也開始探討預(yù)適應(yīng)在人體的有效性［4］。在人體的研究也包括對(duì)預(yù)適應(yīng)規(guī)律的研究，以及藥物和干預(yù)措施模擬預(yù)適應(yīng)的研究。一種典型的實(shí)例是有心肌梗死前心絞痛的心肌梗死患者與無心肌梗死前心絞痛的患者相比，心肌梗死范圍減小、心律失常減少、生存率提高［5］。但不同于動(dòng)物模型的是，在現(xiàn)實(shí)情況下很難預(yù)測心肌梗死發(fā)生的時(shí)間，因此無法人為實(shí)現(xiàn)心肌梗死的缺血預(yù)適應(yīng)。

2　缺血預(yù)適應(yīng)心肌保護(hù)作用的機(jī)制

目前已發(fā)現(xiàn)的預(yù)適應(yīng)心肌保護(hù)作用的分子機(jī)制包括3個(gè)層面:第1個(gè)層面是細(xì)胞表面的受體及其配體；第2個(gè)層面是細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)導(dǎo)因子及其激活磷酸化的一系列細(xì)胞內(nèi)因子；第3個(gè)層面是最終的效應(yīng)因子。啟動(dòng)預(yù)適應(yīng)保護(hù)作用機(jī)制的主要分子是腺苷、緩激肽和阿片類分子，另有一些激活因子如白介素-6、一氧化氮、腫瘤壞死因子-α、心房鈉尿肽、腦鈉尿肽、胰島素樣生長因子-1和成纖維細(xì)胞生長因子-2。緩激肽和阿片受體被激動(dòng)后，啟動(dòng)一系列的細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)導(dǎo)因子如磷脂酰肌醇-3激酶、蛋白激酶B、細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶、蛋白激酶G、蛋白激酶C、環(huán)磷鳥嘌呤核苷、兩面神激酶、信號(hào)傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子-3、信號(hào)傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子-5。這些因子促進(jìn)線粒體上三磷酸腺苷敏感性鉀通道開放，與細(xì)胞內(nèi)氧自由基共同阻止線粒體上線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔（mitochondrial permeability transition pore，mPTP）通道開放，抑制細(xì)胞凋亡。其中腺苷也可以不依賴其他激酶而直接激活蛋白激酶C，從而抑制mPTP開放、線粒體破壞和細(xì)胞凋亡［3］。

3　缺血預(yù)適應(yīng)的替代方式

3.1藥物預(yù)適應(yīng) 由于急性心肌梗死發(fā)生時(shí)間難以預(yù)測，無法在心肌梗死前實(shí)施預(yù)適應(yīng)，但研究發(fā)現(xiàn)通過在心肌梗死發(fā)生后加用某些藥物可以模擬缺血預(yù)適應(yīng)的作用。在急性心肌梗死腺苷研究試驗(yàn)中，236例急性心肌梗死患者給予腺苷雖然沒有減少總體人群的心肌壞死程度，但在大面積前壁心肌梗死亞組患者中顯著減少了心肌壞死程度。急性心肌梗死腺苷研究Ⅱ試驗(yàn)只包含了前壁心肌梗死的患者，顯示給予合適劑量的腺苷可以使心肌梗死面積顯著下降［6］。尼可地爾可以激活線粒體三磷酸腺苷敏感性鉀通道，有報(bào)道其在急性心肌梗死的應(yīng)用可改善預(yù)后［7］，但后續(xù)研究未能進(jìn)一步證實(shí)其有效性［8］。

胰島素、他汀類藥物和促紅細(xì)胞生成素（erythropoietin，EPO）可以激活一系列的激酶，稱為“再灌注損傷挽救激酶（reperfusion injury salvage kinase，RISK）”。RISK抑制mPTP開放，從而減少細(xì)胞水腫、凋亡和壞死。在實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭幸葝u素、他汀類藥物和EPO可以減少心肌梗死面積。環(huán)孢素可以通過直接抑制mPTP的開放，無需RISK的介導(dǎo)而保護(hù)線粒體，且也在動(dòng)物模型和直接經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療（percutaneous coronary intervention，PCI）的急性心肌梗死患者中得到驗(yàn)證［9］。由于對(duì)環(huán)孢素潛在的不良反應(yīng)存在擔(dān)憂，目前已開發(fā)出新型的mPTP通道抑制劑，如 TRO40303、Bendavia（NCT01374321、NCT01572909）［10］，但試驗(yàn)結(jié)果仍不夠滿意。

3.2遠(yuǎn)程缺血預(yù)適應(yīng) 1993年，有研究發(fā)現(xiàn)在心肌梗死前目標(biāo)冠狀動(dòng)脈血管以外的其他冠狀動(dòng)脈分支甚至其他器官的缺血也可以減少閉塞后的心肌梗死面積［11］，這種現(xiàn)象稱為遠(yuǎn)程缺血預(yù)適應(yīng)。此后的研究在多種動(dòng)物模型以及多種器官中都驗(yàn)證了其有效性［3］。

臨床中可以應(yīng)用遠(yuǎn)程缺血預(yù)適應(yīng)的情況包括在體外循環(huán)手術(shù)前進(jìn)行的缺血預(yù)處理，以及擇期PCI手術(shù)術(shù)前進(jìn)行的預(yù)處理。但針對(duì)體外循環(huán)手術(shù)前應(yīng)用遠(yuǎn)程缺血預(yù)處理的效果存在爭議。目前，有2項(xiàng)正在進(jìn)行的大型多中心研究正試圖證實(shí)遠(yuǎn)程適應(yīng)現(xiàn)象在冠狀動(dòng)脈旁路移植術(shù)中的心肌保護(hù)作用［3］。關(guān)于PCI術(shù)前應(yīng)用遠(yuǎn)程缺血預(yù)處理，在已發(fā)表的研究中發(fā)現(xiàn)其可以輕度減輕圍術(shù)期胸痛、心肌肌鈣蛋白Ⅰ釋放及心電圖改變，也發(fā)現(xiàn)其對(duì)造影劑腎損傷的保護(hù)作用［12］。

3.3缺血后適應(yīng) 在2003年，Zhao等［13］在開通狗的閉塞冠狀動(dòng)脈血管后30 s，立即給予30 s的缺血，并再灌注30 s，重復(fù)3輪，之后持續(xù)開放，發(fā)現(xiàn)這種處理顯著減少了心肌梗死面積，這種現(xiàn)象被稱為后適應(yīng)。在機(jī)制方面，一方面研究表明其作用的分子通路與缺血預(yù)適應(yīng)有類似之處；另一方面這種短暫的缺血-再灌注可以使缺血組織非常低的pH值逐漸而不是突然恢復(fù)到正常水平，可以使氧自由基減少，也可以預(yù)防鈣離子超載［14］。

后適應(yīng)與預(yù)適應(yīng)相比更具有臨床可行性。一項(xiàng)臨床研究探索了在急性心肌梗死罪犯血管開通的同時(shí)給予4輪短暫的球囊阻斷血流操作，球囊擴(kuò)張持續(xù)時(shí)間及間隔時(shí)間均為1min，結(jié)果發(fā)現(xiàn)心肌損傷標(biāo)志物的釋放減少了36%［15］。此后一系列臨床研究也發(fā)現(xiàn)了后適應(yīng)的保護(hù)作用，包括心肌梗死面積、左室功能、重構(gòu)、醫(yī)院內(nèi)及遠(yuǎn)期預(yù)后終點(diǎn)指標(biāo)都得到一定程度的改善［16］。

雖然最初的原位缺血后適應(yīng)輔助急性心肌梗死直接PCI的臨床試驗(yàn)得出陽性結(jié)果，但一些研究卻未顯示出明確的保護(hù)作用，使其有效性受到質(zhì)疑［17］。相比較之下，遠(yuǎn)程缺血后適應(yīng)現(xiàn)象在不同的機(jī)構(gòu)和試驗(yàn)中結(jié)果更為穩(wěn)定和一致。

3.4遠(yuǎn)程缺血期適應(yīng)/后適應(yīng) 與缺血預(yù)適應(yīng)類似，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究也證實(shí)目標(biāo)器官發(fā)生嚴(yán)重缺血后遠(yuǎn)隔器官的短暫缺血可以模擬后適應(yīng)［11］。其中，一些研究將遠(yuǎn)程缺血的時(shí)間放在冠狀動(dòng)脈開通后即刻［13，18］；另一些研究將遠(yuǎn)程缺血時(shí)間放在冠狀動(dòng)脈閉塞缺血過程中，也即“缺血期適應(yīng)”，或缺血過程中和開通后聯(lián)合應(yīng)用［19-20］。

遠(yuǎn)程缺血后適應(yīng)和遠(yuǎn)程缺血期適應(yīng)現(xiàn)象在臨床應(yīng)用方面可行性更好。在急性心肌梗死發(fā)生時(shí)，可以通過在肢體等遠(yuǎn)隔器官實(shí)施短暫反復(fù)缺血來達(dá)到使心肌梗死面積縮小的目的。研究報(bào)道，在急性前壁心肌梗死患者急救車轉(zhuǎn)運(yùn)途中給予上肢反復(fù)缺血-再灌注訓(xùn)練可以顯著地減少急性前壁心肌梗死患者的心肌壞死［21-22］。上述結(jié)果在其他研究中得到證實(shí)［23］；同時(shí)，有數(shù)個(gè)以臨床結(jié)局為終點(diǎn)的遠(yuǎn)程缺血適應(yīng)輔助急性心肌梗死治療的大型臨床試驗(yàn)?zāi)壳罢谶M(jìn)行中（NCT01857414、NCT02342522、NCT02313961）［10］。

4　長期遠(yuǎn)程缺血適應(yīng)訓(xùn)練在預(yù)防及康復(fù)中的應(yīng)用

除了急性缺血事件前后的遠(yuǎn)程缺血預(yù)適應(yīng)、遠(yuǎn)程缺血后適應(yīng)處理以外，也有一些研究探討了長期的肢體缺血適應(yīng)訓(xùn)練是否可以改善心肌梗死后的心臟功能，或在卒中/卒中高危者中起到預(yù)防或二級(jí)預(yù)防作用。Wei等［24］的研究表明，心肌梗死后持續(xù)28 d的遠(yuǎn)程缺血適應(yīng)訓(xùn)練雖然不減少心肌梗死面積，但可以有效地改善心室收縮功能。Rohailla等［25］發(fā)現(xiàn)心肌梗死后連續(xù)10 d給予肢體缺血適應(yīng)訓(xùn)練（延遲遠(yuǎn)程缺血后適應(yīng)）比單次遠(yuǎn)程缺血適應(yīng)訓(xùn)練更好地激活有心肌保護(hù)作用的自噬信號(hào)通路。Meng等［26］發(fā)現(xiàn)，持續(xù)300 d的肢體缺血適應(yīng)訓(xùn)練可以增加顱內(nèi)動(dòng)脈狹窄患者的腦血流灌注并減少卒中復(fù)發(fā)率。另有研究發(fā)現(xiàn)，長期的肢體缺血適應(yīng)訓(xùn)練可以提高心肺功能，甚至改善運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)成績［27］，但仍缺乏足夠大的樣本量，需要進(jìn)一步的研究證實(shí)。作者認(rèn)為，長期遠(yuǎn)程缺血適應(yīng)訓(xùn)練在心腦血管疾病二級(jí)預(yù)防及康復(fù)中的應(yīng)用潛力巨大。

5　由實(shí)驗(yàn)室向臨床轉(zhuǎn)化的困惑

雖然缺血預(yù)適應(yīng)現(xiàn)象在人體中存在，但它向臨床的轉(zhuǎn)化和推廣卻相當(dāng)遲滯。其中重要的原因是臨床研究的結(jié)果存在不一致，甚至相互矛盾，并且目前關(guān)于最佳的缺血適應(yīng)處理時(shí)機(jī)、部位、次數(shù)、每次的持續(xù)時(shí)間并無一致共識(shí)。不同研究中心采取預(yù)適應(yīng)處理方案的標(biāo)準(zhǔn)化程度不一也影響了其保護(hù)作用。同時(shí)還存在其他混雜因素的影響，如高血壓、高血脂、糖尿病、性別、年齡、血管開通速度（血流逐漸恢復(fù)與突然恢復(fù)）、患者正在服用的藥物均可能會(huì)增強(qiáng)或削弱缺血適應(yīng)的保護(hù)作用。

在評(píng)價(jià)心肌保護(hù)的效果時(shí)，準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)不僅要關(guān)注最終的心肌梗死范圍，同樣需要考慮基線缺血范圍的大小。一個(gè)可行的辦法是對(duì)壞死與缺血風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的比值進(jìn)行評(píng)估，但這種評(píng)估比較復(fù)雜，通常需要進(jìn)行心肌單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層攝影術(shù)檢查。目前關(guān)于適應(yīng)現(xiàn)象的研究大多采用替代終點(diǎn)，更多地以臨床結(jié)局為終點(diǎn)的陽性研究結(jié)果才可能進(jìn)一步促進(jìn)其臨床轉(zhuǎn)化。

另外，不同疾病類型的缺血負(fù)荷和缺血模式是不同的，如擇期PCI、急性心肌梗死和心胸外科手術(shù)，是否都能從缺血適應(yīng)中獲益不能一概而論，需要根據(jù)不同類型分別探討。

缺血適應(yīng)這一內(nèi)源性保護(hù)機(jī)制在人體中的存在已經(jīng)得到公認(rèn)，其有效應(yīng)用可以減少心肌梗死面積。在特定情況下可以使用一些藥物如環(huán)孢素、腺苷、阿片類藥物、胰島素、他汀類藥物和EPO來模擬內(nèi)源性保護(hù)作用。有明確的證據(jù)提示，在急性心肌梗死患者中運(yùn)用遠(yuǎn)程缺血期適應(yīng)處理是有益的，但目前僅在大面積（前壁）心肌梗死時(shí)可以顯現(xiàn)出明確的保護(hù)作用［16］。遠(yuǎn)程缺血適應(yīng)是目前最有應(yīng)用前景的輔助性心肌保護(hù)方式，有證據(jù)表明其長期應(yīng)用在卒中的一級(jí)預(yù)防及二級(jí)預(yù)防中效果顯著［20］，其在心臟康復(fù)中的作用值得進(jìn)一步著重探討。鑒于臨床研究中基線情況的不均一性和潛在影響因素的多樣性，因此對(duì)于陰性的臨床試驗(yàn)，需要仔細(xì)分析，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，在新的臨床研究中優(yōu)化研究方案并爭取更大的樣本量，以盡快取得共識(shí)，推動(dòng)其臨床應(yīng)用。

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The basic and clinical research progress ofm yocardial ischem ic conditioning

ZHAO Li1，LIYajun2，ZHANG Boyang1，WANG Dongjuan1，LIDongtao1，LIXianfeng1，CHEN Yu1，LITianchang1
（1.Heart Center，Navy General Hospital，Beijing 100048，China；2.Department of Medicine，Tsinghua University Hospital，Beijing 100084，China）

Conditioning is the intrinsicmechanism thatan organ protects itself from fetal injuries.Myocardial ischemic preconditioningmeans repeated short-term ischemia-reperfusion could protect themyocardium from fetal injuries.Further research revealed other phenomena including postconditioning，remote conditioning and drug simulated conditioning which could all protect themyocardium.Although there is immense interest in the conditioning phenomenon，its clinical application was limited，largely as result of unstandardized procedure，and various influencing factors.With remote ischemic conditioning regarded as one of themost promising non-invasivemyocardial protecting measures，the success of its clinical translation may need further well designed，large size and properly conducted clinical trials.

Myocardial infarction；Ischemia-reperfusion injury；Ischemia conditioning；Translationalmedicine

R542.22

A

2095-3097（2016）05-0317-04

10.3969/j.issn.2095-3097.2016.05.018

北京力生心血管健康基金會(huì)領(lǐng)航基金項(xiàng)目（LHJJ20158420）

100048北京，海軍總醫(yī)院心臟中心（趙 力，張博陽，王東娟，李東韜，李賢峰，陳 宇，李田昌）；100084北京，清華大學(xué)醫(yī)院內(nèi)科（李亞軍）

李田昌，E-mail:ltc909@yeah.net

［注明］趙 力，李亞軍:并列第一作者

（2015-07-22 本文編輯:張?jiān)谖模?/p>