遠(yuǎn)隔缺血適應(yīng)心臟保護(hù)作用的神經(jīng)機(jī)制

李世家，王貴松

急性ST段抬高型心肌梗死（STEMI）是冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病（冠心病）患者的主要死亡原因[1]，早期再灌注治療包括溶栓和直接經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療（PCI）是其最為有效的治療手段。然而，再灌注治療過(guò)程中無(wú)法避免的缺血再灌注損傷（IRI）所致的心肌細(xì)胞壞死或凋亡，在最終心肌梗死面積中所占比例達(dá)50%[2]，嚴(yán)重影響STEMI患者的近期和遠(yuǎn)期預(yù)后。一直以來(lái)，探索減輕缺血再灌注損傷的心肌保護(hù)措施成為冠心病防治領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。近年來(lái)，一系列基礎(chǔ)和臨床研究證實(shí)遠(yuǎn)隔缺血適應(yīng)（RIC）對(duì)STEMI患者是一種有效的心臟保護(hù)策略，可改善患者心臟功能和臨床預(yù)后[3,4]。RIC通過(guò)對(duì)遠(yuǎn)隔組織或器官（如肢體）循環(huán)實(shí)施短暫缺血和再灌注，對(duì)心、腦等重要器官發(fā)生的嚴(yán)重致命性缺血損傷產(chǎn)生保護(hù)作用，尤其可以減輕早期再灌注治療對(duì)STEMI患者所造成的心肌缺血再灌注損傷。目前研究認(rèn)為，RIC的心臟保護(hù)作用主要是通過(guò)神經(jīng)途徑和體液途徑及二者協(xié)同作用，將一些信號(hào)分子由遠(yuǎn)隔器官傳送至心臟而實(shí)現(xiàn)的，其中神經(jīng)途徑可能處于相對(duì)主導(dǎo)地位。本文對(duì)RIC心臟保護(hù)作用的神經(jīng)機(jī)制作一綜述。

1 遠(yuǎn)隔缺血適應(yīng)的心臟保護(hù)作用

根據(jù)對(duì)遠(yuǎn)隔器官或組織實(shí)施短暫缺血/再灌注的時(shí)機(jī)將RIC分為三種類(lèi)型：①遠(yuǎn)隔缺血預(yù)適應(yīng)（RIPC），即對(duì)遠(yuǎn)隔器官反復(fù)缺血/再灌注處理在心肌持續(xù)缺血前實(shí)施；②遠(yuǎn)隔缺血后適應(yīng)（RIPostC），即遠(yuǎn)隔器官缺血適應(yīng)在持續(xù)心肌缺血一定時(shí)間后再灌注開(kāi)始的短時(shí)間內(nèi)實(shí)施；③遠(yuǎn)隔缺血間適應(yīng)（RIPerC），即遠(yuǎn)隔器官缺血適應(yīng)在持續(xù)心肌缺血發(fā)生后、再灌注開(kāi)始前實(shí)施[5]。實(shí)驗(yàn)研究采用不同心肌缺血再灌注動(dòng)物模型證實(shí)，肢體遠(yuǎn)隔缺血預(yù)適應(yīng)、間適應(yīng)、后適應(yīng)均可縮小心肌梗死面積、降低心律失常發(fā)生率[6-9]。然而，STEMI患者冠狀動(dòng)脈發(fā)生急性閉塞的時(shí)間不可預(yù)測(cè)，遠(yuǎn)隔缺血預(yù)適應(yīng)無(wú)臨床可行性，對(duì)STEMI患者實(shí)施遠(yuǎn)隔缺血適應(yīng)的臨床研究主要集中在遠(yuǎn)隔缺血間適應(yīng)和后適應(yīng)。遠(yuǎn)隔肢體缺血間適應(yīng)可在STEMI患者于入院前或入院后實(shí)施，遠(yuǎn)隔肢體缺血后適應(yīng)則于直接PCI中梗死相關(guān)血管（IRA）開(kāi)通即刻進(jìn)行。目前已有一系列隨機(jī)對(duì)照臨床試驗(yàn)對(duì)接受直接PCI的急性STEMI患者實(shí)施RIC的心肌保護(hù)作用進(jìn)行了評(píng)價(jià)。最新臨床研究和薈萃分析結(jié)果顯示，RIC可減少STEMI患者心肌生化標(biāo)志物釋放水平、改善心電圖ST段回落率、降低主要不良心腦血管事件發(fā)生率[3,4]。越來(lái)越多證據(jù)表明，RIC有望成為減輕STEMI患者早期治療缺血再灌注損傷的一種有效的輔助措施。

2 遠(yuǎn)隔缺血適應(yīng)心臟保護(hù)作用的神經(jīng)機(jī)制

2.1 遠(yuǎn)隔缺血適應(yīng)神經(jīng)機(jī)制的發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)研究初步證實(shí)，遠(yuǎn)隔組織短暫缺血/再灌注后釋放的某些信號(hào)分子可通過(guò)神經(jīng)途徑和體液途徑傳送至心臟而發(fā)揮作用。早在1996年Gho等[10]發(fā)現(xiàn)應(yīng)用神經(jīng)節(jié)阻滯劑六鉀銨可抑制腸系膜動(dòng)脈缺血對(duì)心肌的保護(hù)作用，這一發(fā)現(xiàn)為探索RIC心臟保護(hù)作用的神經(jīng)機(jī)制提供了依據(jù)。2010年Gourine等[11]在大鼠心肌缺血再灌注模型上發(fā)現(xiàn)，于實(shí)施RIPC前15 min時(shí)切斷股神經(jīng)和坐骨神經(jīng)可抵消RIPC的心肌保護(hù)作用，進(jìn)一步證實(shí)了神經(jīng)途徑的參與。2013年Donato等[12]在兔心肌缺血再灌注模型上實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，切斷脊髓比單純切斷股神經(jīng)和坐骨神經(jīng)可更徹底的消除RIPC縮小心肌梗死面積的心臟保護(hù)作用，提示RIC的保護(hù)作用需要完整感覺(jué)傳入神經(jīng)通路的存在。

2.2 遠(yuǎn)隔缺血適應(yīng)中交感神經(jīng)系統(tǒng)的作用心臟自主神經(jīng)系統(tǒng)由感覺(jué)傳入神經(jīng)和傳出神經(jīng)包括交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)組成，交感神經(jīng)主要通過(guò)釋放神經(jīng)遞質(zhì)與心臟相應(yīng)的受體結(jié)合來(lái)調(diào)控心臟的興奮性、節(jié)律性和收縮力。交感神經(jīng)末梢與心肌細(xì)胞形成突觸聯(lián)系，可釋放去甲腎上腺素，引起心肌細(xì)胞鈣內(nèi)流產(chǎn)生正性肌力作用，同時(shí)加重心肌梗死患者缺血再灌注損傷。有關(guān)RIC心臟保護(hù)中交感神經(jīng)機(jī)制的研究相對(duì)較少，且缺乏直接證據(jù)。Oxman等[13]在大鼠心肌缺血再灌注模型中發(fā)現(xiàn)，肢體缺血預(yù)適應(yīng)組血漿去甲腎上腺素水平于再灌注時(shí)未達(dá)到其基線水平，且顯著低于對(duì)照組（P＜0.05），提示去甲腎上腺素參與了肢體缺血預(yù)適應(yīng)的過(guò)程，而去甲腎上腺素是由交感神經(jīng)興奮所釋放，因此推測(cè)其心肌保護(hù)機(jī)制可能與RIC預(yù)先使交感神經(jīng)產(chǎn)生適應(yīng)有關(guān)。Lambert等[14]在健康受試者中觀察了RIPC對(duì)缺血再灌注損傷引起交感神經(jīng)反應(yīng)的影響。先對(duì)左下肢進(jìn)行兩個(gè)周期缺血（5 min）/再灌注（5 min），立即應(yīng)用血壓表袖帶對(duì)左上肢加壓至200 mmHg（1 mmHg=0.133kPa）持續(xù)20 min后造成肢體缺血，釋放左上肢血壓袖帶再行灌注20 min，觀察右下肢肌肉交感神經(jīng)活性、左手指反應(yīng)性充血情況，檢測(cè)紅細(xì)胞生成的還原型谷胱甘肽和血漿一氧化氮濃度。結(jié)果表明，RIPC能延遲肌肉交感神經(jīng)活性的增加、降低缺血反應(yīng)性充血指數(shù)、預(yù)防氧化應(yīng)激所致紅細(xì)胞標(biāo)志物的產(chǎn)生和一氧化氮合成的減少。由此推斷，RIC可減少交感神經(jīng)的激活，減輕缺血再灌注損傷。然而，RIC在缺血性心臟病和急性心肌梗死患者中的心臟保護(hù)作用與交感神經(jīng)激活間的關(guān)系，尚需更多基礎(chǔ)和臨床研究進(jìn)行證實(shí)。

2.3 遠(yuǎn)隔缺血適應(yīng)中迷走神經(jīng)的激活心臟迷走神經(jīng)曾被認(rèn)為僅分布于竇房結(jié)、房室結(jié)和心房組織，后來(lái)證實(shí)在心室肌組織中亦有膽堿能神經(jīng)的存在，迷走神經(jīng)激活可降低心室肌收縮力[15]。目前研究顯示，RIC的心臟保護(hù)作用與迷走神經(jīng)激活密切相關(guān)。Gourine等[11]研究中也同時(shí)證實(shí)了切斷雙側(cè)迷走神經(jīng)會(huì)使RIC的心臟保護(hù)作用消失。Basalay等[16]為探索雙側(cè)迷走神經(jīng)是否同等重要，在大鼠心肌缺血再灌注損傷模型中進(jìn)行了一項(xiàng)研究。將大鼠左冠狀動(dòng)脈閉塞30 min造成心肌梗死后，予以再灌注120 min，分別在冠狀動(dòng)脈閉塞前25 min和閉塞后10 min阻斷雙側(cè)股動(dòng)脈15 min，實(shí)施遠(yuǎn)隔缺血預(yù)適應(yīng)（RIPC）和遠(yuǎn)隔缺血間適應(yīng)（RIPerC）。結(jié)果顯示，在心肌梗死發(fā)生前40 min行雙側(cè)迷走神經(jīng)切斷術(shù)可消除RIPC或RIPerC的心臟保護(hù)作用，而單側(cè)右或左迷走神經(jīng)切斷術(shù)使RIPerC誘導(dǎo)的心臟保護(hù)消失，對(duì)RIPC的心臟保護(hù)無(wú)影響，提示RIPC可借單側(cè)迷走神經(jīng)活動(dòng)發(fā)揮保護(hù)作用，而RIPerC的保護(hù)作用則需雙側(cè)迷走神經(jīng)共同參與。因此，RIC中迷走神經(jīng)的激活起到至關(guān)重要的作用，且其心臟保護(hù)作用依賴(lài)于迷走神經(jīng)通路的完整性。

基于上述研究發(fā)現(xiàn)，Uitterdijk等[17]在豬心肌梗死模型中觀察了迷走神經(jīng)刺激（VNS）對(duì)梗死面積和無(wú)復(fù)流的影響，并初步探討了其作用機(jī)制。研究結(jié)果表明，于再灌注前5 min起給予VNS持續(xù)到再灌注后15 min，梗死面積從假手術(shù)組的67%±2%降至VNS組的54%±5%，無(wú)復(fù)流面積從假手術(shù)組的54%±6%降至VNS組的32%±6%，提示VNS可能成為減輕心肌梗死再灌注損傷的一種新型輔助療法。研究同時(shí)表明，其心肌保護(hù)作用不能用VNS所引起的心率減慢來(lái)解釋?zhuān)谝谎趸铣擅敢种苿┳笮齺喯趸彼幔↙NNA）存在的情況下，VNS減少梗死面積和無(wú)復(fù)流面積的作用不復(fù)存在，提示一氧化氮可能在其中起到重要作用，但VNS介導(dǎo)心臟保護(hù)作用的分子基礎(chǔ)尚需進(jìn)一步探討。

3 遠(yuǎn)隔缺血適應(yīng)心臟保護(hù)作用中神經(jīng)與體液機(jī)制的協(xié)同作用

Dickson等[18]用遠(yuǎn)隔缺血適應(yīng)處理過(guò)的兔血漿灌流未經(jīng)處理兔的離體心臟，可明顯縮小心肌梗死面積，首先揭示了RIC的體液機(jī)制。Konstantinov等[19]采用豬心臟移植模型，對(duì)受體豬進(jìn)行遠(yuǎn)隔肢體缺血適應(yīng)可減小去神經(jīng)化移植心臟的心肌梗死面積，進(jìn)一步為體液途徑的存在提供了證據(jù)。Lim等[20]在心肌梗死小鼠模型中證實(shí)，股靜脈阻斷聯(lián)合股神經(jīng)和坐骨神經(jīng)切除可完全消除RIC的心肌保護(hù)作用，而單獨(dú)股神經(jīng)或坐骨神經(jīng)切除僅部分消除RIC的保護(hù)作用，從而首次提出RIC的心臟保護(hù)作用由神經(jīng)和體液機(jī)制共同參與的假說(shuō)。

研究證實(shí)，RIC產(chǎn)生的體液因子如腺苷、緩激肽、降鈣素基因相關(guān)活性肽等[21,22]可刺激心內(nèi)膜的神經(jīng)末梢且活化心內(nèi)膜上的相應(yīng)受體，激活一系列細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路，產(chǎn)生心肌保護(hù)作用[23-26]，其中蛋白激酶C（PKC）是一種重要的信號(hào)分子[27,28]。Gross等[29]在大鼠模型中首次發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)系統(tǒng)的PKC-γ與心肌局部組織的PKC-ε的相互作用在心肌保護(hù)信號(hào)傳導(dǎo)中發(fā)揮了重要作用。

神經(jīng)機(jī)制與體液機(jī)制在RIC中究竟哪條途徑起主導(dǎo)作用呢？研究表明，直接刺激遠(yuǎn)隔器官或組織的感覺(jué)傳入神經(jīng)獲得離體的血漿透析液可以重現(xiàn)RIC的心臟保護(hù)作用[30,31]，表明刺激外周感覺(jué)傳入神經(jīng)可能導(dǎo)致循環(huán)中保護(hù)性體液因子的釋放。Pickard等[32]研究發(fā)現(xiàn)，接受雙側(cè)頸部迷走神經(jīng)切斷術(shù)或應(yīng)用神經(jīng)節(jié)阻滯劑六甲銨或毒蕈堿拮抗劑阿托品的大鼠經(jīng)肢體RIPC處理后，其血漿透析液灌注到心肌梗死大鼠模型中，不能減少心肌梗死面積，心臟保護(hù)作用消失。而B(niǎo)asalay等[33]最新研究發(fā)現(xiàn)，遠(yuǎn)隔缺血適應(yīng)產(chǎn)生的胰高血糖素樣肽-1（GLP-1）作為一種體液因子發(fā)揮心臟保護(hù)作用，但這種保護(hù)作用依賴(lài)于迷走神經(jīng)支配的完整性。由此推斷，RIC中體液保護(hù)因子的釋放一定程度上取決于迷走神經(jīng)的激活，而心臟保護(hù)性體液因子產(chǎn)生于神經(jīng)途徑的下游。

RIC是個(gè)精細(xì)的調(diào)控過(guò)程，體液因子能激活心內(nèi)膜神經(jīng)末梢進(jìn)而激活一系列信號(hào)通路，而神經(jīng)阻滯又可導(dǎo)致心臟保護(hù)作用消失。目前人們所能接受的觀點(diǎn)是RIC所產(chǎn)生的心臟保護(hù)作用是神經(jīng)和體液機(jī)制共同調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)的，二者相互依賴(lài)、協(xié)同作用，但神經(jīng)機(jī)制似乎處于相對(duì)主導(dǎo)的位置，其中迷走神經(jīng)的激活是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。

4 小結(jié)

RIC因操作簡(jiǎn)便、安全、無(wú)創(chuàng)而成為迄今較為理想的心臟保護(hù)策略之一，其心臟保護(hù)作用已得到臨床研究證實(shí)，有望成為心肌梗死患者早期再灌注治療的有效輔助措施。對(duì)RIC心臟保護(hù)機(jī)制的深入探討是目前一項(xiàng)重要的研究任務(wù)，全面而清晰的理解其神經(jīng)和體液機(jī)制及分子信號(hào)的傳導(dǎo)通路，對(duì)未來(lái)更好的開(kāi)展臨床研究和普及應(yīng)用均有重要指導(dǎo)價(jià)值。