心肌保護策略的研究進展

姜博文，韓 珂

濱州醫(yī)學(xué)院，山東 煙臺 264003

缺血再灌注損傷是臨床上一種較為常見的病理生理現(xiàn)象，在恢復(fù)缺血組織血液灌注時，再灌注不僅未使缺血的組織或器官恢復(fù)，反而可能加重組織器官功能和結(jié)構(gòu)的損害，這種現(xiàn)象在心肌尤其多見。心肌缺血再灌注損傷主要表現(xiàn)為再灌注引起的心律失常，心肌頓抑，微血管阻塞和致死性心肌再灌注損傷[1]。心肌缺血再灌注損傷的機制與線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔（mPTP）的開放，活性氧的過量生成，一氧化氮生物利用度的下降，細(xì)胞內(nèi)Ca2+、Na+、PH等的變化有關(guān)[2]。有關(guān)心肌缺血再灌注損傷的心肌保護一直是個難題，國內(nèi)外進行了大量的實驗及臨床研究。本文整理了已有的文獻資料，就心肌保護的方法進行綜述。

1 缺血預(yù)適應(yīng)和缺血后適應(yīng)

1.1 缺血預(yù)適應(yīng)（IPC）

心肌自身具有保護免受急性缺血再灌注損傷的能力。1986年，有研究發(fā)現(xiàn)4個5 min周期的短暫心肌缺血和再灌注的循環(huán)，可以顯著降低心肌梗死的面積，稱之為缺血預(yù)適應(yīng)。IPC保護作用持續(xù)60～120 min后消失，24 h后保護作用再次出現(xiàn)，且持續(xù)時間長達(dá)72 h，這種情況（第二保護窗）又稱IPC的延遲保護作用[3]，具有潛在的臨床意義。

IPC的機制已被廣泛研究，其通過刺激心肌細(xì)胞產(chǎn)生多種物質(zhì)（如乙酰膽堿，腺苷，緩激肽，內(nèi)皮素和阿片類物質(zhì)），這些物質(zhì)與心肌細(xì)胞膜上各自的受體結(jié)合，激活向心肌線粒體傳遞保護信號的通路。在線粒體中，產(chǎn)生活性氧并激活蛋白激酶如Akt，Erk1/2，蛋白激酶C和酪氨酸激酶等，這個過程提供了最初60～120 min的心肌保護作用。在IPC延遲相中，這些蛋白激酶激活A(yù)P-1，低氧誘導(dǎo)因子1α，核因子κB，Nrf2和STAT1/3，其促進了前列腺素G/H合成酶（COX-2），熱休克蛋白（如Hsp72）和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶的合成，誘發(fā)IPC延遲相的保護作用[4]。在預(yù)防心肌缺血/再灌注損傷時，IPC在再灌注開始時啟動促存活信號通路，包括RISK途徑（包括Akt和Erk1/2）[5]和SAFE途徑（包括TNFα和JAK-STAT3）[6]。并且研究者認(rèn)為線粒體功能保護，減輕鈣超載，減少活性氧的產(chǎn)生和抑制mPTP均有助于心肌保護作用[7]，心肌組織的功能基因組學(xué)也正在展開，并有進一步發(fā)現(xiàn)IPC和其他保護策略機制的潛力[8]。

臨床上也可以觀察到IPC的現(xiàn)象，如“warm-up”現(xiàn)象，部分患者初次運動引發(fā)心絞痛，休息一段時間，再次同等量運動后，心絞痛癥狀減輕或消失[9]。有研究在1993年首次將IPC轉(zhuǎn)化為臨床環(huán)境，通過夾緊和松開主動脈使心臟經(jīng)歷兩個3 min周期的缺血/再灌注，能夠維持心肌ATP水平并減少心臟手術(shù)后的圍術(shù)期心肌損傷。有研究對行冠狀動脈旁路移植術(shù)（CABG）的患者通過2個周期的夾閉主動脈2 min/再灌注1 min的方式誘導(dǎo)IPC，與對照組相比，減少了術(shù)后正性肌力藥物的使用[10]。有meta分析收集22項試驗，共933名患者數(shù)據(jù)，分析發(fā)現(xiàn)，與對照相比應(yīng)用IPC可以降低室性心律失常，保護心室功能，減少重癥監(jiān)護病房的住院時間[11]。

1.2 缺血后適應(yīng)（IPO）

IPC的一個主要缺點是需要缺血之前應(yīng)用，這在急性心肌梗死等急性病情時是無法預(yù)料的。1996年，有研究在貓心臟局部缺血模型中偶然發(fā)現(xiàn)，缺血部位心室顫動的發(fā)生率因室性早搏引發(fā)的冠狀動脈血流的間斷恢復(fù)而降低，由此引出缺血后適應(yīng)概念的萌芽。有研究在2003年發(fā)現(xiàn)，缺血之后，在再灌注期間將3次30 s的局部缺血和再灌注循環(huán)應(yīng)用于犬心臟，將缺血面積降低至與IPC相當(dāng)?shù)乃?，這被稱為“缺血后適應(yīng)”。隨后在多種不同的動物中進行了大量研究，多數(shù)研究表明IPO對缺血再灌注損傷有減少心肌梗死面積的作用[12]。這種方法避免了預(yù)適應(yīng)無法預(yù)計缺血發(fā)生時間的缺點，可以保護急性缺血后的心臟。IPO的機制與傳統(tǒng)的IPC類似[13]:激活心肌細(xì)胞上的細(xì)胞表面受體（如腺苷，緩激肽和阿片類藥物）和開啟信號通路（如RISK，SAFE和cGMP），促進線粒體功能保護，減輕鈣超載，減少活性氧的產(chǎn)生和抑制mPTP。

2005年，Staat等[14]進行了缺血后適應(yīng)的臨床研究，選擇30例發(fā)病6 h以內(nèi)的ST段抬高型心肌梗死（STEMI）患者備行經(jīng)皮冠狀動脈介入治療（PCI），隨機分配至缺血后適應(yīng)組或?qū)φ战M。缺血后適應(yīng)方案為應(yīng)用支架開通梗塞的血管后1 min，反復(fù) 4 個周期的血管成形球囊充氣1 min/放氣1 min。結(jié)果顯示，與對照組相比，缺血后適應(yīng)組的72 h血清肌酸激酶（CK）水平及CK峰值均降低，并且缺血后適應(yīng)減少了心肌梗死面積。1 年后心臟超聲檢查提示缺血后適應(yīng)組左心室射血分?jǐn)?shù)與對照組相比增加 7%。Halestrap等[15]的研究涉及110例備行PCI的STEMI患者，研究發(fā)現(xiàn)IPO可以減少梗死面積，并且減少術(shù)后心衰的發(fā)生率。在Araszkiewicz等[16]的研究中，將72例接受PCI的STEMI患者隨機分為IPO組和PCI組，收集CK及CK-MB的數(shù)據(jù)并比較血管造影和心電圖，發(fā)現(xiàn)后適應(yīng)可顯著降低梗塞面積并改善心肌灌注。并有薈萃分析表明，IPO可以改善心功能，降低心衰和嚴(yán)重心律失常的發(fā)生率[17]。2007年，Luo等[18]首次將IPO應(yīng)用于心臟外科手術(shù)，通過夾閉主動脈30 s/松開30 s兩個循環(huán)的方式，減少了法洛四聯(lián)癥手術(shù)患兒的圍術(shù)期心肌損傷。Sivaraman等[19]研究心臟手術(shù)病人的心房肌，通過實驗證明，后適應(yīng)可以保護離體的人類心肌，并且這種作用依賴于RISK通路的激活。

2 心肌保護的藥物治療

在發(fā)現(xiàn)缺血預(yù)適應(yīng)以前，已經(jīng)有關(guān)于使用藥物進行心肌保護的研究。對缺血性適應(yīng)信號通路的研究確定了許多適合于藥物的靶點[20]。藥物心肌保護研究并不順利，抗炎劑，抗氧化劑，阿托伐他汀，鈣通道阻滯劑，促紅細(xì)胞生成素等藥物相繼被證實效果不佳；腺苷和葡萄糖-胰島素-鉀的效果各種報道并不一致，只有部分實驗中有心肌保護的效果；低溫治療、靶向線粒體的藥物（bendavia，環(huán)孢菌素，TRO40303）、亞硝酸鹽等也未在臨床得到證實[7]。EARLY-BAMI實驗中，包括684名STEMI患者靜脈注射美托洛爾或安慰劑，發(fā)現(xiàn)PCI前早期靜脈注射美托洛爾與梗塞面積減少無關(guān)，1年后的臨床結(jié)局事件（心臟死亡，非致死性再梗死或靶血管血運重建）并未減少[21]。有報道稱環(huán)孢霉素A在可以減少心梗面積，但在之后的大型多中心臨床研究中，并未改善臨床結(jié)果，藥物的心肌保護轉(zhuǎn)化為臨床效果仍舊是1項挑戰(zhàn)[22]。

亦有部分藥物研究發(fā)現(xiàn)可以減少心梗面積，日本1項研究[23]中，569例急性心肌梗死并接受再灌注治療的患者隨機分配。實驗組在PCI之前靜脈注射心房利鈉肽發(fā)現(xiàn)實驗組的急性心肌梗死患者梗死面積較小，再灌注損傷較少。Woo[24]的研究中，STEMI患者在PCI之前皮下注射艾塞那肽，通過測量72 h期間CK-MB和肌鈣蛋白I的釋放以及在梗塞后1月時進行心臟磁共振成像來評估梗塞面積?，F(xiàn)艾塞那肽組的CK-MB和肌鈣蛋白I的釋放顯著降低，并且通過磁共振發(fā)現(xiàn)心梗面積降低。我國也有相關(guān)研究，Chang等[25]發(fā)現(xiàn)艾塞那肽可通過在體外模型缺氧/復(fù)氧中有心肌保護作用并且認(rèn)為這種心肌保護作用與線粒體功能改善有關(guān)。EMPA-REG OUTCOM研究[26]是一個長期、多中心的臨床試驗，該研究結(jié)果顯示，鈉-葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運體2抑制劑恩格列凈可以使2型糖尿病患者的復(fù)合終點（心血管死亡、非致死性心肌梗死、非致死性腦卒中）的風(fēng)險降低 14%，使心血管死亡相對風(fēng)險降低 38%，全因死亡相對風(fēng)險降低 32%。在Baartscheer等[27]的研究中，使用恩格列凈處理離體的兔和鼠的心肌細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)恩格列凈可以直接抑制鈉氫交換，減輕鈣超載。

3 遠(yuǎn)隔缺血適應(yīng)（RIC）

1993年首次實驗發(fā)現(xiàn)，在遠(yuǎn)離心臟的器官或組織行多次非致死性缺血/再灌注處理，可以產(chǎn)生心肌保護作用。遠(yuǎn)隔缺血適應(yīng)的心內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與經(jīng)典的預(yù)適應(yīng)非常相似，但從遠(yuǎn)處組織或器官到心臟（或其他靶器官）的傳導(dǎo)方式仍然不明確，與神經(jīng)因素和體液因素都有一定關(guān)系[28]。

目前研究表明，肢體遠(yuǎn)隔缺血刺激能產(chǎn)生血液傳播因子，可以激活I(lǐng)PC和IPO通用的保護性信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，但具體因子及機制尚未完全明確[29]。已有研究提出一些潛在機制，包括亞硝酸鹽[30]，miRNA144[31]和SDF[32]，但都缺乏確鑿的證據(jù)。通過應(yīng)用Hexamethonium（神經(jīng)阻滯劑），切段神經(jīng)，抑制神經(jīng)節(jié)前迷走神經(jīng)元，和心臟迷走神經(jīng)切斷等方法都可以消除RIC的心肌保護效果，這說明神經(jīng)因素在其中也到了關(guān)鍵作用[7]。研究發(fā)現(xiàn)在應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)肢體RIC方案時，從動物和患者采集的血漿中可以分離出可轉(zhuǎn)移的心臟保護因子[33-34]，并且這些因子的產(chǎn)生依賴于肢體的完整神經(jīng)通路[35]。在使用直接神經(jīng)刺激，電針，辣椒素外用或經(jīng)皮電極刺激時，在動物模型中也產(chǎn)生了血源性可轉(zhuǎn)移的心臟保護因子并減小了梗死面積[36-37]。研究證實了RIC對肢體完整的神經(jīng)通路的需要，表明當(dāng)將肢體RIC應(yīng)用于患有肢體感覺神經(jīng)病的糖尿病患者時，未產(chǎn)生血源性可轉(zhuǎn)移的心臟保護因子[38]。

3.1 在外科手術(shù)中的應(yīng)用

2000年首次將遠(yuǎn)隔缺血預(yù)適應(yīng)應(yīng)用于臨床，實驗收集了8例備行CABG手術(shù)的男性患者，應(yīng)用右上肢遠(yuǎn)隔缺血預(yù)適應(yīng)（經(jīng)止血帶行2個循環(huán)3 min缺血/2 min再灌注周期），結(jié)果并未發(fā)現(xiàn)顯著的心肌保護作用[39]。有研究首次報道了臨床應(yīng)用肢體遠(yuǎn)隔缺血適應(yīng)具有心肌保護作用，研究對象為37名先天性心臟病的手術(shù)的患兒，接受下肢遠(yuǎn)隔缺血預(yù)適應(yīng)（經(jīng)血壓袖帶4個循環(huán)5 min缺血/5 min再灌注周期），結(jié)果顯著降低血漿肌鈣蛋白峰值濃度，減少了強心劑的使用，并降低了氣道壓力[40]。隨后在對329例CABG患者的研究中，Thielmann等[41]發(fā)現(xiàn)肢體遠(yuǎn)隔預(yù)適應(yīng)（手臂3個循環(huán)5 min缺血/5 min再灌注周期）組血清心肌肌鈣蛋白I的圍術(shù)期濃度曲線下面積顯著低于對照組，與對照組相比1.5年的全因死亡率降低了73%。最近Candilio等[42]研究了180名CABG和瓣膜手術(shù)的患者，隨機接受遠(yuǎn)隔缺血預(yù)適應(yīng)（RIPC），結(jié)果發(fā)現(xiàn)RIPC可以降低PMI、術(shù)后心房顫動發(fā)生率、急性腎損傷發(fā)生率、重癥監(jiān)護室停留時間。但Hong等[43]的1項涉及1980例心臟手術(shù)（CABG，瓣膜，先天性心臟病和主動脈手術(shù)）的臨床研究發(fā)現(xiàn)，在成人患者中，肢體RIC（在體外循環(huán)前后分別給上肢4個循環(huán)5 min缺血/5 min再灌注周期）未能改善主要復(fù)合終點（住院期間主要不良后果，包括死亡，心梗，心律失常，中風(fēng)，昏迷，腎衰竭或功能障礙，呼吸衰竭，心源性休克，胃腸道并發(fā)癥和多器官衰竭）。1項德國臨床試驗[44]在1,385例成人心臟手術(shù)（CABG，瓣膜和主動脈手術(shù)）患者在肢體RIC（上肢4個循環(huán)5 min缺血/5min再灌注周期）后并未發(fā)現(xiàn)主要復(fù)合終點（死亡，非致命性心梗，中風(fēng)和急性腎損傷）的改善。另有ERICCA臨床試驗[45]隨機分配了1612名高危成年患者，接受CABG，部分附帶瓣膜手術(shù)，予進行肢體RIC（手臂4個循環(huán)5 min缺血/5 min再灌注周期），與對照組相比并沒有發(fā)現(xiàn)1年主要復(fù)合終點（心臟死亡，非致命性心梗，中風(fēng)和冠狀動脈血運重建）有所改善。

3.2 在PCI中的應(yīng)用

研究發(fā)現(xiàn)，PCI之前使用上肢袖帶3次5 min的充放氣循環(huán)，術(shù)后發(fā)現(xiàn)肌鈣蛋白水平降低，胸痛減少和心電圖的良性改變[46]。有研究選擇200名擇期PCI術(shù)的病人進行研究，隨機接受遠(yuǎn)端缺血預(yù)適應(yīng)（上肢袖帶3次5 min的充放氣循環(huán)），術(shù)后與對照組相比，胸痛評分、心電圖ST偏差、24 h中位肌鈣蛋白I，CK和CKMB濃度均較低，并且6月不良事件發(fā)生率降低，這說明RIPC對PCI患者的心肌保護是有效的[47]。2015年有研究將696例患者隨機分為RIC手臂4個循環(huán)5 min缺血/5 min再灌注周期+IPO+PCI/IPO+PCI/PCI 3組，總結(jié)發(fā)現(xiàn)用RIC+IPO+PCI與對照組相比增加了心肌挽救指數(shù)（通過心臟磁共振評估梗塞面積和微血管阻塞得出），6月的臨床隨訪顯示組間臨床終點沒有差異[20]。

遠(yuǎn)程缺血適應(yīng)在PCI中有效，在心臟手術(shù)中作用不明顯，可能與臨床疾病的設(shè)定，缺血方式設(shè)計，動物模型與實際病人之間差異等各方面相關(guān)[48]。

4 細(xì)胞后處理

有實驗證實急性心梗缺血再灌注延遲給予心肌球源性干細(xì)胞可起到心肌保護的作用。在90 min缺血和30 min再灌注的豬的實驗中，冠狀動脈內(nèi)輸注心肌球源性干細(xì)胞降低了梗死面積，并減少了48 h的微血管閉塞程度[49]。其后，又有大鼠的相關(guān)研究，得出結(jié)果：20 min再灌注后冠狀動脈內(nèi)輸注心肌球源性干細(xì)胞可縮小梗塞面積，并改善功能恢復(fù)[50]。盡管在心肌球源性干細(xì)胞再灌注后有一些延遲，但它不需要預(yù)適應(yīng)或立即開放閉塞動脈[51]，與其他方式不同，細(xì)胞后處理具有在再灌注后30 min（甚至更長時間）仍然起效的獨特優(yōu)勢。

5 總結(jié)

無論是缺血預(yù)適應(yīng)、缺血后適應(yīng)、遠(yuǎn)程缺血適應(yīng)還是藥物都可以起到不同程度的減少梗死面積、恢復(fù)心臟功能的作用。不同的保護方法可以應(yīng)對不同的臨床形式。RIC的簡單性、無創(chuàng)性以及靈活性，使其適用性較為廣泛，尤其適用于STEMI患者。目前各種應(yīng)用于臨床的藥物安全性已得到驗證，不同的藥物可以針對不同人群，艾塞那肽、美托洛爾以及在我國應(yīng)用臨床不久的恩格列凈等，均有心肌保護潛力，這需要通過進一步研究確定它們是否可以臨床轉(zhuǎn)化。新的方法及途徑可以更加開闊研究者的思路，細(xì)胞后處理的方式也有一定的臨床可實現(xiàn)性，應(yīng)不斷探索，提供更可靠的臨床依據(jù)。缺血性心臟病患病率日益增加，這需要研究者進一步的工作，優(yōu)化臨床研究的設(shè)計，尋求可靠的心肌保護方法。

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