遠隔缺血適應在缺血性腦血管疾病中的應用研究進展

趙童 馬欣 吉訓明

缺血適應是指對組織器官進行短暫的、非致死性的缺血后，在持續(xù)缺血的過程中，提高了機體對缺血的耐受能力[1]。缺血適應由Murry等[2]于1986年首次報道。多項動物實驗表明，短期閉塞和再通均可在隨后的持續(xù)缺血過程中發(fā)揮保護作用[3-4]。對于心臟、大腦等缺血耐受性較差的重要臟器，人為誘發(fā)其缺血的風險較高，且需血管內(nèi)介入操作，故其臨床應用受到限制。有研究建立了狗冠狀動脈前降支閉塞模型，在前降支缺血前1 h，通過回旋支給予4個循環(huán)的缺血適應(每個循環(huán)為5 min缺血-5 min再灌注)，結果顯示，局部缺血適應可減小心肌梗死的面積[5]。遠隔缺血適應(remote ischemic conditioning，RIC)是一種新的缺血適應方式，通過遠隔器官短暫的缺血-再灌注，以保護靶器官持續(xù)缺血性損傷[1]。RIC最常用的方式是通過前臂的缺血(即骨骼肌缺血)為靶器官提供缺血保護[6-14]，其操作方法是采用血壓袖帶充氣和放氣以誘導上肢的缺血和再灌注，通常需重復3～4個循環(huán)才能起到保護作用[6，15]，現(xiàn)已逐漸應用于缺血性心腦血管疾病的臨床研究。我們通過復習文獻，現(xiàn)對RIC的可能機制及其應用研究進行綜述。

1 RIC的可能機制

RIC對缺血-再灌注過程的保護作用機制主要涉及體液通路、神經(jīng)通路及免疫通路，對其可能機制的研究結果多源自心血管疾病方面，部分數(shù)據(jù)源自缺血性腦血管疾病的相關研究[16-17]。

1.1 體液通路

每一循環(huán)RIC包括一個缺血期和一個缺血后再灌注期，缺血適應部位的血管產(chǎn)生保護因子并隨血液循環(huán)轉(zhuǎn)運至靶器官。有研究建立肢體RIC后的新西蘭家兔模型，將其血清樣本提供給離體的心肌細胞，顯示離體心肌細胞獲得了對抗心臟缺血-再灌注損傷能力[18]，提示血液循環(huán)中的某些體液因子可作用于RIC誘導的心肌保護。目前認為這些體液因子包括：腺苷、血紅蛋白氧化酶-1等[19-20]。

1.2 神經(jīng)通路

Ren等[21]在卒中大鼠模型中應用傳入神經(jīng)阻滯劑(辣椒素)，結果顯示，應用RIC(左后肢股動脈進行3個循環(huán)的RIC，每個循環(huán)為5 min缺血-5 min再灌注)+辣椒素組腦梗死面積百分比為(47.5±2.9)%，僅應用RIC組大鼠腦梗死面積百分比為(19±4)%(P<0.05)。該研究結果提示，通過辣椒素預處理能夠抑制肢體RIC誘導的神經(jīng)保護作用。另有研究將RIC應用于大腦中動脈閉塞大鼠模型(單側(cè)大腦中動脈閉塞90 min誘發(fā)腦梗死)，將21只大鼠隨機分為對照組(僅誘發(fā)大腦中動脈閉塞)、RIC組(后肢進行3個循環(huán)RIC，每個循環(huán)為15 min缺血-15 min再灌注)及RIC+六甲銨組(于RIC前30 min，靜脈注射六甲銨)，每組7只，結果顯示，RIC組腦梗死面積較對照組明顯減小(P<0.01)，RIC+六甲銨組較RIC組腦梗死面積增加(P<0.05)。該研究表明，RIC的神經(jīng)保護作用能夠被神經(jīng)節(jié)阻滯劑(六甲銨)抑制[22]。因此，神經(jīng)通路可能參與了RIC誘導的保護作用。

1.3 免疫通路

缺血-再灌注損傷以增加炎性細胞為特點，RIC誘導的心肌保護作用被認為與炎性反應相關。對健康成年志愿者前臂進行3個循環(huán)的RIC(每個循環(huán)為5 min缺血-5 min再灌注)，24 h后觀察其血清樣本，結果顯示，促炎基因CD11b表達下調(diào)(P=0.01)[23]。對5名健康成年男性，通過單次上肢3個循環(huán)的RIC(每個循環(huán)為5 min缺血-5 min再灌注)，連續(xù)應用10 d，并分別于RIC前、RIC后1 d和RIC后10 d采集靜脈血標本，結果顯示，RIC后1 d中性粒細胞黏附分子下降了(0.8±0.2)%，RIC后10 d下降了(2.6±0.7)%(P<0.05)[24]。對大鼠股動脈進行6個循環(huán)的RIC，每個循環(huán)為4 min缺血-4 min再灌注，結果顯示，涉及及抗氧化應激的相關基因表達上調(diào)(P<0.05)[25]。

RIC的機制可能涉及體液通路、神經(jīng)通路及免疫通路等多種機制的疊加，甚至尚有未被發(fā)現(xiàn)的機制，未來需進一步探討。

2 RIC分類及其基礎研究

根據(jù)啟動時間，RIC分為3類：(1)遠隔缺血預適應(remote ischemic preconditioning， RIPC)，即在缺血事件前應用；(2)遠隔缺血時適應(remote ischemic perconditioning， RIPerC)，即發(fā)生缺血，在再灌注前應用；(3)遠隔缺血后適應(remote ischemic postconditioning，RIPostC)，即缺血后，再灌注時應用。

RIPC最早于1993年被提出，實驗采用狗冠狀動脈前降支閉塞模型，于前降支閉塞前1 h，在旋支進行了4個循環(huán)的RIC[5]。RIPC是指通過缺血事件前的短暫缺血刺激，使遠隔部位靶器官或組織在隨后的持續(xù)缺血損傷或缺血-再灌注損傷受到保護[26]。Ren等[27]應用大腦中動脈閉塞大鼠模型，在人為誘發(fā)腦梗死前，立即應用3個循環(huán)的肢體RIPC(麻醉后左下肢股動脈分離夾閉-再通)，每個循環(huán)為15 min缺血-15 min再灌注，結果顯示，皮質(zhì)梗死面積減少的百分比高于對照組(僅麻醉，不予股動脈缺血)[(47.7±7.6)%比(9.8±8.6)%，P<0.05]。Wei等[22]在心肌梗死動物模型中同樣發(fā)現(xiàn)了RIPC對心肌的保護作用。在心肌梗死豬模型中，置入球囊持續(xù)擴張左前降支40 min以誘發(fā)心肌梗死，采用單側(cè)下肢4個循環(huán)的RIPC，每個循環(huán)為5 min缺血-5 min再灌注，結果顯示，對照組(僅誘發(fā)前降支缺血，不予下肢RIPC)和RIPC組透壁心肌梗死面積百分比分別為(53±8)%和(26±9)%，組間差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)[28]。

Schmidt等[29]最早將RIPerC應用于動物實驗中，該研究采用冠狀動脈前降支閉塞豬模型，于其前降支閉塞時、再灌注前，于豬后肢進行了4個循環(huán)的RIC，每個循環(huán)為5 min缺血-5 min再灌注，結果顯示，RIPerC組心肌梗死面積百分比低于對照組(僅誘導前降支缺血，不予RIPerC訓練)[(38±5)%比(60±5)%，P=0.004]。Hoda等[30]將卒中鼠類模型分為肢體RIPerC聯(lián)合溶栓治療組(大腦中動脈閉塞后4 h靜脈給予阿替普酶)、RIPerC組、溶栓組和對照組(僅誘發(fā)缺血事件)，聯(lián)合治療組相較于對照組可減小梗死面積的50%(P<0.01)；與RIPerC組比較，聯(lián)合治療組可減小梗死面積的25.7%(P=0.0082)；與溶栓組比較，聯(lián)合治療組可減小梗死面積的23.8%(P=0.014)。

RIPostC是指在遠隔器官或組織缺血后進行RIC，從而起到腦缺血-再灌注損傷的保護作用[31]。有研究應用大腦中動脈遠段閉塞大鼠模型，通過大腦中動脈閉塞30 min誘發(fā)缺血事件，對照組僅誘發(fā)缺血，不應用RIC，肢體RIPostC組在腦缺血事件后立即或3 h于左側(cè)股動脈進行3個循環(huán)的RIC，每個循環(huán)為15 min閉塞-15 min再灌注，結果顯示，RIPostC組能夠減少大腦中動脈遠段閉塞大鼠模型腦梗死面積的67%或43%(P<0.01)，但再灌注后6 h應用RIC則未顯示保護作用[21]。該實驗結果提示，RIPostC應在腦缺血-再灌注后盡早應用。然而，有研究得到相反的結果。Sun等[32]將大腦中動脈閉塞90 min建立大腦中動脈閉塞大鼠模型，RIPostC組在雙側(cè)股動脈均進行3個循環(huán)的RIC，每個循環(huán)為5 min 缺血-5 min再灌注，結果顯示，對照組(僅行大腦中動脈閉塞)腦梗死面積占全部腦組織百分比為(66.58±3.30)%，再灌注后6 h和3 h RIPostC組腦梗死面積占全部腦組織百分比分別為(33.45±2.78)%和(46.44±2.65)%。該結果提示，在腦缺血-再灌注損害后6 h應用RIC較3 h應用的保護作用更明顯。上述兩個研究得到相反結果可能與其誘發(fā)缺血事件時長不同(前者為大腦中動脈閉塞30 min，后者為大腦中動脈閉塞90 min)及應用RIC時長不同(前者為左側(cè)股動脈3個循環(huán)RIC，每個循環(huán)為15 min缺血-15 min再灌注，后者為雙側(cè)股動脈3個循環(huán)RIC，每個循環(huán)為5 min缺血-5 min再灌注)有關。在健康成年雄性SD大鼠心肌梗死模型中，通過結扎前降支誘發(fā)心肌梗死，RIPostC組大鼠左后肢每隔1天應用3個循環(huán)5 min缺血-5 min再灌注，重復至心肌梗死后第4、6、8周，結果顯示，RIPostC組心肌梗死后肌酸磷酸肌酶-同功脢和心肌肌鈣蛋白I水平均明顯減少(均P<0.05)[33]。

RIC在動物實驗中的應用為臨床研究提供了有效性和安全性方面的證據(jù)，且動物實驗可嚴格控制實驗條件，故干擾因素較少，但關于RIC的周期、每個周期缺血-再灌注時間以及RIC開始啟用的時間，目前尚無統(tǒng)一的標準，仍需進一步探討。

3 RIC的臨床研究

3.1 RIC對缺血性腦血管疾病預后的影響

應用RIPC能夠減少頸動脈支架置入患者術后新發(fā)腦梗死發(fā)生率。Zhao等[7]將126例經(jīng)血管造影檢查證實存在頸內(nèi)動脈狹窄>70%的患者分為RIPC組(63例)和對照組(63例)，其血壓袖帶壓力分別為200 mmHg和60 mmHg。兩組患者均于頸動脈支架置入術前進行了2周的RIPC訓練，即每個循環(huán)為5 min缺血-5 min再灌注，5個循環(huán)/次，2次/d。術后經(jīng)MR擴散加權成像證實，RIPC組和對照組患者新發(fā)腦梗死發(fā)生率分別為15.87%和36.51%，組間差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。由于缺血事件的不可預測性，RIPC的臨床應用受到一定的限制，以往的研究多為頸動脈狹窄擬行支架置入術者，應用RIPC可降低圍術期腦梗死的發(fā)生率，對于已發(fā)生缺血性腦血管事件的應用受到了一定程度的限制。

有研究對急性缺血性卒中患者在發(fā)病24 h內(nèi)給予4個循環(huán)的RIC，每個循環(huán)為5 min缺血-5 min再灌注，結果顯示，RIPerC組患者90 d美國國立衛(wèi)生研究院卒中量表(NIHSS)評分中位數(shù)為1(0.5，5.0)分，對照組NIHSS評分中位數(shù)為3(2.0，9.5)分，組間差異有統(tǒng)計學意義(P=0.04)，而90 d改良Rankin量表(mRS)評分的組間差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)[8]。因RIPerC應用時間窗較短，需在缺血事件發(fā)生后血管再通前立即應用，且多為單次應用，故其對臨床預后的影響是否有效仍有待進一步考證。Hougaard 等[9]對發(fā)病4.5 h內(nèi)的急性缺血性卒中患者，在院前急救轉(zhuǎn)運過程中應用上肢4個循環(huán)RIC，每個循環(huán)為5 min缺血-5 min再灌注，入院后進行NIHSS評分，并根據(jù)MRI檢查結果給予溶栓治療，結果顯示，RIPerC結合溶栓治療組與單純?nèi)芩ㄖ委熃M比較，在減少缺血半暗帶面積、1個月后腦梗死面積、90 d mRS評分0～1分比例方面均有改善，但組間差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。該研究結果提示，院前肢體RIPerC可能會啟動神經(jīng)保護效應，減少腦梗死面積，但仍需進一步證實。

Meng等[10]對80～90歲癥狀性顱內(nèi)動脈狹窄患者長期應用雙上肢RIPostC，5個循環(huán)/d，每個循環(huán)為5 min缺血-5 min再灌注，共應用180 d，結果顯示，能夠降低發(fā)病180 d時的缺血性腦血管事件復發(fā)率(RIPostC組和對照組復發(fā)率分別為13.3% 和35.7%，P=0.004)。另有研究對癥狀性顱內(nèi)動脈狹窄急性缺血性卒中患者進行90 d和300 d時卒中復發(fā)風險的觀察，結果顯示，與對照組比較，長期應用RIPostC可降低卒中復發(fā)率(90 d時，5%比23.3%；300 d時，7.9%比26.7%；均P<0.01)，促進卒中癥狀的恢復(mRS評分降至0～1分的時間縮短)，且腦灌注狀態(tài)得到改善[34]。上述研究表明，RIPostC能夠改善急性缺血性腦血管疾病的長期預后，尤其是對于超老齡患者，RIPostC可能使其獲益。

3.2 RIC對于冠狀動脈粥樣硬化性心臟病預后的影響

多項研究表明，對于穩(wěn)定型冠心病患者，擇期行經(jīng)皮冠狀動脈腔內(nèi)成形術(percutaneous transluminal coronary angiopla，PTCA)或冠狀動脈旁路移植術(coronary artery bypass grafting，CABG)治療可改善心肌缺血，但手術操作可能會造成圍術期心肌梗死(peri-procedural myocardial infarction，PMI)，而聯(lián)合應用RIPC或RIPerC能夠降低PMI的發(fā)生率、術后心肌酶學標志物水平，改善遠期臨床預后，并減少術后6個月、1年及6年時主要不良心腦血管事件發(fā)生率[6,11-14，35]。但有研究提示，術后單次應用RIPostC并未顯示PMI發(fā)生率降低及遠期預后改善的作用[36]。對于急性ST段抬高型心肌梗死患者，行PTCA治療的同時應用RIPerC可改善患者遠期預后，并降低主要不良心腦血管事件發(fā)生率[37]。

RIPC和RIPerC在缺血性心血管疾病急性期的應用受時間窗的限制，可用于穩(wěn)定型冠心病擬行擇期PTCA或CABG者。短期應用RIPostC并不一定降低PMI的發(fā)生率及改善遠期預后，而長期應用RIPostC對缺血性心血管疾病患者預后的影響仍缺乏相關研究。

4 小結

在缺血性心腦血管疾病中，RIPC應用于穩(wěn)定型冠心病患者擬行PTCA或CABG前，以及頸內(nèi)動脈狹窄擬行支架置入術者，其可降低圍術期新發(fā)梗死的發(fā)生率。對于已經(jīng)發(fā)生心腦缺血事件者，RIPC的應用受到一定的限制。RIPerC對穩(wěn)定型冠心病患者具有心肌保護作用，可改善患者遠期臨床預后，同時其對急性ST段抬高型心肌梗死患者具有改善長期預后的作用。對于急性缺血性腦血管疾病，RIPerC聯(lián)合溶栓雖在動物實驗中被證實有效，但在臨床研究中仍缺乏更多的數(shù)據(jù)。RIPostC對冠心病患者可能無效，但目前研究僅限于單次應用，缺乏長期應用的相關研究數(shù)據(jù)。對于超老齡、難以耐受手術的癥狀性顱內(nèi)動脈狹窄患者，長期應用RIPostC逐漸成為一種新的干預方式。

關于RIC基礎和臨床研究，現(xiàn)有數(shù)據(jù)仍較少，且無一致性結論。RIC對于改善缺血性心腦血管疾病的遠期預后有一定作用，但在RIC啟動時間、應用周期等方面尚無明確標準，尤其缺乏同時合并心腦血管疾病患者的RIC應用研究結果，有待于未來對此進行進一步探索。