睪丸缺血再灌注損傷治療的研究進(jìn)展

伍駿鋒,程 帆,余偉民,饒 婷,寧金卓

(武漢大學(xué)人民醫(yī)院泌尿外科，武漢 430000)

睪丸扭轉(zhuǎn)，又名精索扭轉(zhuǎn)，是指睪丸沿精索縱軸出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)，導(dǎo)致血供降低或停止，睪丸呈缺血或壞死狀態(tài)[1]。睪丸扭轉(zhuǎn)是男性較為常見的急癥之一，一旦確診通常需即刻手法復(fù)位或急診手術(shù)復(fù)位治療，以恢復(fù)血供。即使同側(cè)睪丸被挽救回來，也會發(fā)生永久性損傷，這取決于扭轉(zhuǎn)的程度和持續(xù)時間，對側(cè)睪丸也可能受損，存在不育風(fēng)險[2]。因睪丸扭轉(zhuǎn)未得到及時救治而致傷或致死的案例時有發(fā)生。盡管血液再灌注對缺血組織的益處是顯而易見的，但再灌注本身也會引發(fā)一系列不良反應(yīng)，即使手術(shù)修復(fù)成功也會造成組織損傷，如睪丸萎縮[3]。在臨床實(shí)踐中，睪丸扭轉(zhuǎn)可分為兩種類型，鞘膜內(nèi)型與鞘膜外型，其中鞘膜內(nèi)型較為常見。睪丸扭轉(zhuǎn)主要與解剖結(jié)構(gòu)異常有關(guān)：①睪丸附睪完全被鞘膜包繞，使睪丸游離而不固定，呈“鐘-錘畸形”[4];②睪丸引帶過長或缺如，鞘膜壁層與精索的連接點(diǎn)太高，隱睪或睪丸異位等[5]。現(xiàn)就睪丸缺血再灌注損傷對健側(cè)、患側(cè)睪丸以及附睪與輸精管等功能的影響及相關(guān)治療進(jìn)展予以綜述。

1 睪丸扭轉(zhuǎn)

睪丸扭轉(zhuǎn)是一類較為多發(fā)的急癥，國外研究資料統(tǒng)計其發(fā)病率約為 1/4 000[6]，好發(fā)于24歲以下的青少年群體中[7-8]。該疾病的早期確診率相對較低，研究顯示，其中睪丸丟失率為31.9%～41.9%[9]。睪丸扭轉(zhuǎn)發(fā)生后4～6 h未處理會損傷生精細(xì)胞，導(dǎo)致不孕和不育[10-12]。睪丸扭轉(zhuǎn)一經(jīng)確診，應(yīng)即刻行急診復(fù)位手術(shù)治療，以恢復(fù)睪丸血供并挽救其功能。但復(fù)位后仍會導(dǎo)致患者的生精功能受阻，使患側(cè)的睪丸萎縮，精子數(shù)量大幅減少且活動力明顯降低，并引發(fā)生殖細(xì)胞凋亡等[13]。Estremadoyro等[14]不建議常規(guī)手法復(fù)位，雖然術(shù)前手法復(fù)位成功率可達(dá)到30%，但存在再扭轉(zhuǎn)及對側(cè)睪丸扭轉(zhuǎn)的風(fēng)險。目前國內(nèi)外學(xué)者都在積極探索睪丸扭轉(zhuǎn)的治療方法，如治療藥物、低溫治療以及高壓氧治療等，均顯示出了一定的療效[15]。

2 睪丸扭轉(zhuǎn)后對相關(guān)組織器官的影響

2.1對患側(cè)睪丸的影響 Adivarekar等[16]的研究表明，睪丸扭轉(zhuǎn)涉及缺氧和再灌注損傷。睪丸扭轉(zhuǎn)發(fā)生后，血流下降、細(xì)胞缺氧，腺苷三磷酸(adenosine triphosphate，ATP)轉(zhuǎn)化成次黃嘌呤，同時黃嘌呤的脫氧酶也會轉(zhuǎn)變成黃嘌呤氧化酶，并導(dǎo)致組織的ATP水平整體降低。處于再灌注期時，黃嘌呤氧化酶會使次黃嘌呤轉(zhuǎn)變成尿酸并釋放氧自由基，同時與細(xì)胞膜以及線粒體膜發(fā)生脂質(zhì)反應(yīng)，產(chǎn)生活性氧類(reactive oxygen species，ROS)破壞胞膜，導(dǎo)致缺血組織或臟器等的結(jié)構(gòu)與功能發(fā)生改變。缺血再灌注會刺激睪丸內(nèi)皮細(xì)胞中的炎癥信號發(fā)生級聯(lián)反應(yīng)，并使睪丸中的ROS、脂質(zhì)過氧化以及髓過氧化物酶增多，最終導(dǎo)致生精細(xì)胞發(fā)生特異性凋亡，在睪丸復(fù)位后的24 h達(dá)峰值，并于48 h后逐漸下降[10,17]。睪丸發(fā)生缺血再灌注損傷，進(jìn)而引起生殖細(xì)胞凋亡的原因比較復(fù)雜，目前已知有兩條主要途徑。①Bax途徑：主要是釋放細(xì)胞色素C，然后誘導(dǎo)caspase-9釋放以及激活一系列的caspase，進(jìn)而使DNA發(fā)生降解；②Fas-FasL途徑：Fas 與其配體FasL結(jié)合后形成三聚體，通過受體胞質(zhì)的死亡結(jié)構(gòu)域與 Fas相關(guān)死亡域蛋白結(jié)合，然后再與前體caspase-8結(jié)合，形成死亡誘導(dǎo)信號復(fù)合物，隨后前體caspase-8因自身蛋白水解而活化，并繼續(xù)活化下游的caspase-3等，引起細(xì)胞凋亡[18]。該途徑主要是利用caspase-8引發(fā)凋亡，從而使生精細(xì)胞發(fā)生凋亡。睪丸扭轉(zhuǎn)復(fù)位后還會進(jìn)一步引起一些炎性因子(如腫瘤壞死因子α、白細(xì)胞介素6)水平的升高，進(jìn)一步引起生精細(xì)胞凋亡。國內(nèi)有學(xué)者通過夾閉家兔精索構(gòu)建睪丸扭轉(zhuǎn)模型發(fā)現(xiàn)[19]，夾閉時長<1.5 h，睪丸復(fù)位后會再灌注睪丸稍微受損；夾閉時長≥1.5 h，再灌注就會顯著減少，睪丸會出現(xiàn)不可逆性損傷[19]。

2.2對健側(cè)睪丸的影響 患側(cè)睪丸扭轉(zhuǎn)致使睪丸血供受阻導(dǎo)致睪丸急性梗死的情況下，另一側(cè)睪丸是否受損以及是否影響生育是醫(yī)師和患者所重視的問題。單側(cè)睪丸扭轉(zhuǎn)后，對側(cè)睪丸生精能力受損的機(jī)制復(fù)雜，且爭議不斷。近年來，有學(xué)者認(rèn)為健側(cè)睪丸受損是因?yàn)榕まD(zhuǎn)側(cè)睪丸復(fù)位后的缺血再灌注過程導(dǎo)致的[20]。在Hekimoglu等[21]的研究中，缺血再灌注除導(dǎo)致患側(cè)睪丸受損外，還會導(dǎo)致健側(cè)睪丸的生殖細(xì)胞出現(xiàn)水腫，并引起組織結(jié)構(gòu)受破壞，細(xì)胞凋亡數(shù)增多，促炎性細(xì)胞因子生成，精子活力、密度、數(shù)量等減低。此外，睪丸扭轉(zhuǎn)持續(xù)時間上的差異對健側(cè)睪丸的損傷也不同，扭轉(zhuǎn)的時間越長，健側(cè)睪丸的損傷情況越嚴(yán)重。Nguyen等[22]的研究認(rèn)為，在睪丸扭轉(zhuǎn)發(fā)生后，健側(cè)睪丸的血流會出現(xiàn)降低，治療后雙側(cè)睪丸的血流增大，血流的變化與組織學(xué)的變化相關(guān)聯(lián)，認(rèn)為健側(cè)睪丸的損傷是再灌注引發(fā)的，與缺血無關(guān)。引起健側(cè)睪丸受損的原因主要有：①睪丸扭轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生一些有害物質(zhì)，這些物質(zhì)可經(jīng)血液循環(huán)達(dá)到健側(cè)。研究顯示，當(dāng)健側(cè)睪丸組織內(nèi)的一氧化氮水平增高，其會與ROS反應(yīng)產(chǎn)生毒性作用更大的過氧亞硝酸鹽，從而攻擊細(xì)胞的DNA，降低細(xì)胞和精子的活力。②當(dāng)睪丸發(fā)生扭轉(zhuǎn)后，健側(cè)睪丸的血流也會降低，造成健側(cè)睪丸缺血。睪丸扭轉(zhuǎn)復(fù)位會引起氧化應(yīng)激反應(yīng)，而這些應(yīng)激反應(yīng)反過來也會引起健側(cè)睪丸血流速度降低，并出現(xiàn)細(xì)胞缺氧。③激活睪丸血管神經(jīng)反射。睪丸扭轉(zhuǎn)后健側(cè)睪丸血流出現(xiàn)明顯增加，并且扭轉(zhuǎn)時間越長，血流增加的就越多，這可能是因?yàn)椴G丸扭轉(zhuǎn)激活了內(nèi)臟中的交感神經(jīng)，從而導(dǎo)致健側(cè)血流增加，睪丸生殖細(xì)胞受損。

2.3對附睪的影響 睪丸扭轉(zhuǎn)時通常伴有睪扭轉(zhuǎn)。附睪產(chǎn)生的唾液酸是反映附睪分泌能力的指標(biāo)。唾液酸與唾液酸糖蛋白都是由上皮細(xì)胞合成，且參與對精子表面糖蛋白復(fù)合物的修飾，在精子的成熟、獲能及受精等重要過程中起著十分重要的作用[23]。在趙豫剛等[24]的研究中，睪丸發(fā)生720°扭轉(zhuǎn)并維持2 h，在復(fù)位后24 h，患側(cè)唾液酸的水平未出現(xiàn)明顯變化；睪丸發(fā)生720°扭轉(zhuǎn)并持續(xù)4 h，復(fù)位后24 h，唾液酸的水平會明顯降低。該研究認(rèn)為，附睪可耐受更長時間的缺血再灌注，附睪的上皮細(xì)胞大量凋亡，并在8 h后凋亡的百分比明顯升高，在1 d后達(dá)到頂峰，并且附睪上皮細(xì)胞更加容易凋亡，在復(fù)位1周后，可以觀察到兩側(cè)上皮變形。此外，睪丸出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)還會對附睪的分泌能力產(chǎn)生嚴(yán)重影響。Pampal等[25]研究了睪丸缺血再灌注損傷對睪丸和附睪的影響，這種影響可能是雙向的，可能主要依賴于細(xì)胞凋亡過程。同側(cè)損傷與氧自由基的過度生成或炎癥過程有關(guān)，對側(cè)損傷主要依賴于缺血再灌注損傷引起的細(xì)胞凋亡[26-27]。

2.4對輸精管的影響 睪丸缺血再灌注損傷不僅影響睪丸和附睪，還會影響鄰近的輸精管[25]。Pampal等[25]將大鼠睪丸扭轉(zhuǎn)720°并持續(xù)2 h，復(fù)位2 h后發(fā)現(xiàn)，單側(cè)睪丸扭轉(zhuǎn)會使雙側(cè)輸精管上皮細(xì)胞出現(xiàn)水腫、退化以及空泡化等，以近睪丸段輸精管發(fā)生的損傷最為嚴(yán)重。睪丸的缺血再灌注損傷會使輸精管的上皮細(xì)胞發(fā)生凋亡，致使突觸后受體的數(shù)量減少，受體的敏感性大幅降低，進(jìn)而使兩側(cè)輸精管的收縮能力下降。即使雙側(cè)輸精管是由其自身動脈獨(dú)立供血，但單側(cè)精索扭轉(zhuǎn)也可導(dǎo)致對側(cè)血流量減少[22]。

2.5睪丸間室綜合征 睪丸間室綜合征是受某些病理因素的影響使睪丸內(nèi)壓異常升高，致使睪丸缺血以及功能受損。采用超聲多普勒技術(shù)對患有睪丸鞘膜積液的患者進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)[28]，患者精索的血流正常，但睪丸組織內(nèi)的血流情況消失，提示鞘膜積液可能導(dǎo)致睪丸白膜內(nèi)出現(xiàn)壓力上升的情況，從而阻礙了睪丸的血供，經(jīng)手術(shù)處理后，患者睪丸的血供得到恢復(fù)。Kutikov等[29]的研究認(rèn)為，睪丸發(fā)生扭轉(zhuǎn)后，間質(zhì)的壓力會升高，其中涉及了精索靜脈的回流阻斷和睪丸再灌注導(dǎo)致ROS的產(chǎn)生。睪丸的再灌注導(dǎo)致ROS出現(xiàn)，微循環(huán)破壞，同時間質(zhì)內(nèi)壓力增高，并使睪丸組織以及細(xì)胞受損，進(jìn)而形成惡性循環(huán)。睪丸扭轉(zhuǎn)復(fù)位后睪丸間質(zhì)內(nèi)壓力會上升，將白膜切開后，內(nèi)壓下降，睪丸的顏色也出現(xiàn)顯著的好轉(zhuǎn)，應(yīng)用鞘膜補(bǔ)片對切口進(jìn)行修補(bǔ)可有效降低睪丸間室內(nèi)壓，并有助于修復(fù)睪丸再灌注所致的微血管損傷以及后續(xù)的細(xì)胞損傷，從而提高睪丸扭轉(zhuǎn)時對睪丸的挽救率。

3 缺血再灌注損傷治療進(jìn)展

3.1缺血預(yù)適應(yīng)治療 缺血預(yù)適應(yīng)是預(yù)先通過行暫時的缺血再灌注治療，誘導(dǎo)機(jī)內(nèi)源性的保護(hù)效用，導(dǎo)致機(jī)體臟器出現(xiàn)耐受或適應(yīng)刺激，以實(shí)現(xiàn)持續(xù)更長時間的耐受。缺血預(yù)適應(yīng)可明顯地抑制后繼缺血再灌注損傷的出現(xiàn)。Duru等[30]逆時針扭轉(zhuǎn)右睪丸720°，并維持缺血15、30、45及60 min后復(fù)位，并在復(fù)位后的2周再次扭轉(zhuǎn)，分別缺血同樣時長后復(fù)位發(fā)現(xiàn)，復(fù)位后2周再缺血30、45及60 min明顯降低了睪丸組織丙二醛水平。國外學(xué)者報道[31]，睪丸病變組織在經(jīng)歷過缺血預(yù)適應(yīng)后組織損傷的程度顯著的減輕。這可能是因?yàn)槿毖A(yù)適應(yīng)后，睪丸的抗氧化能力能夠減輕睪丸的缺血再灌注損傷。對大鼠進(jìn)行缺血預(yù)適應(yīng)，不僅能夠減輕病變，還能降低丙二醛、8-羥基脫氧鳥苷、髓過氧化物酶水平以及熱激蛋白70的表達(dá)，而且還會改善睪丸組織中性粒細(xì)胞浸潤以及氧化應(yīng)激損傷，并能夠抑制細(xì)胞凋亡，從而達(dá)到改善再灌注損傷和保護(hù)睪丸的目的[31]。但也有學(xué)者持有相反觀點(diǎn)，其在研究中并未發(fā)現(xiàn)行預(yù)適應(yīng)后睪丸組織髓過氧化物酶以及超氧化物歧化酶等發(fā)生變化，因此認(rèn)為缺血預(yù)適應(yīng)并不能緩解睪丸的缺血性受損[32]。

3.2缺血后適應(yīng)治療 研究發(fā)現(xiàn)，缺血后處理對肝臟、腎臟、四肢、腦等的損傷都具有保護(hù)作用[33]。啟動缺血再灌注保護(hù)機(jī)制涉及被動階段和主動階段。被動階段：經(jīng)逐步再灌注啟動減少氧化自由基和線粒體Ca2+的過多釋放。主動階段：經(jīng)內(nèi)源性激動劑(如腺苷鴉片類)以及部分內(nèi)源性物質(zhì)激活包含細(xì)胞內(nèi)磷脂酰肌醇-3-激酶-蛋白激酶B、細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2補(bǔ)救激酶系統(tǒng)減少再灌注損傷。后處理介導(dǎo)激活磷脂酰肌醇-3-激酶-蛋白激酶B及其下游靶點(diǎn)內(nèi)皮型一氧化氮合酶，隨后一氧化氮合酶限制線粒體滲透轉(zhuǎn)換孔開放，保護(hù)組織及臟器，在每個臟器均具有相應(yīng)的內(nèi)源性保護(hù)機(jī)制[34-37]。缺血后適應(yīng)是組織和臟器在缺血之后，通過短時間的、機(jī)械性的缺血再灌注治療，從而減輕缺血再灌損傷對組織以及臟器的損傷，對缺血組織以及臟器產(chǎn)生內(nèi)源性的保護(hù)效果。在Shimizu等[38]的研究中，缺血60 min之后持續(xù)進(jìn)行5次重復(fù)10 s的再灌注治療，可降低組織中8-羥基脫氧鳥苷以及熱激蛋白70 信使RNA的表達(dá)水平，從而減輕因氧化應(yīng)激所引發(fā)的DNA損傷，并減少細(xì)胞凋亡的數(shù)量。

3.3逐步再灌注治療 逐步再灌注治療是指缺血組織以及臟器再灌注的早期應(yīng)用，低流速或者低壓灌注對相關(guān)組織及臟器的再灌注損傷進(jìn)行控制的一種處理方法。Dokmeci[39]提出了“缺血后處理”這一名詞，即在全面恢復(fù)再灌注之前重復(fù)在短時間內(nèi)進(jìn)行多次再灌、停灌處理，對隨后長時間再灌注心肌有保護(hù)作用。缺血后處理對不同動物的腦、肝、腎、腸、骨骼肌、肺及睪丸等臟器的缺血再灌損傷有效，并且臨床試驗(yàn)也證明有效[40]。Shimizu等[38]將大鼠左側(cè)睪丸進(jìn)行720°扭轉(zhuǎn)并維持2 h，之后復(fù)位360°并維持20 min，后完全復(fù)位。該研究發(fā)現(xiàn)，與直接完全復(fù)位相比，逐步復(fù)位提高了超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過氧化物酶的活性，減輕了睪丸組織的受損情況。逐漸復(fù)位后再增大睪丸的血流量能夠防止完全復(fù)位導(dǎo)致的細(xì)胞呼吸爆發(fā)，極大減少了自由基。

4 小 結(jié)

睪丸扭轉(zhuǎn)作為男性群體較為常見的急癥之一，不但影響患側(cè)睪丸，對健側(cè)睪丸、附睪、輸精管等也有影響。缺血再灌注損傷是睪丸扭轉(zhuǎn)主要的病理生理過程，短時間扭轉(zhuǎn)對患側(cè)睪丸影響較小，長時間扭轉(zhuǎn)可導(dǎo)致睪丸不同程度的萎縮，生殖細(xì)胞凋亡增加，生精功能降低，導(dǎo)致不育，嚴(yán)重影響著患者的身心健康。睪丸扭轉(zhuǎn)是一個診斷和管理困難的疾病，睪丸挽救主要受癥狀持續(xù)時間和干預(yù)時間的影響，但尚未發(fā)現(xiàn)較為理想的防治措施，目前主要是給予手法或手術(shù)治療。深入研究睪丸扭轉(zhuǎn)的病因、開發(fā)新的治療手段以有效治療睪丸扭轉(zhuǎn)是目前亟需解決的問題。