缺血后適應(yīng)對(duì)減少心肌缺血再灌注損傷的研究進(jìn)展

穆帥楠，劉炳辰

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第四醫(yī)院心血管內(nèi)科，哈爾濱 150001)

自2002年至今，急性心肌梗死的病死率總體呈上升的趨勢(shì)，其中急性ST段抬高型心肌梗死(ST-segment elevation myocardial infarction,STEMI)的發(fā)病率及病死率上升明顯。因STEMI的臨床癥狀重，病死率高，預(yù)后差，給患者及其家庭造成巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[1]。及時(shí)的心肌再灌注治療是減少心肌梗死面積，提高生存率及改善預(yù)后的最佳治療策略，包括直接經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療(percutaneous transluminal coronary intervention,PCI)和溶栓治療。PCI在療效、遠(yuǎn)期生存率、并發(fā)癥及預(yù)后方面均優(yōu)于溶栓治療。再灌注治療也會(huì)引起額外的心肌損傷，如再灌注性心律失常、心肌頓抑、無復(fù)流及微循環(huán)障礙，最終導(dǎo)致心肌梗死面積擴(kuò)大，心室擴(kuò)張，心室壁變薄以及心臟收縮和舒張功能障礙[2-3]。研究表明，再灌注損傷可影響高達(dá)50%的心肌梗死面積[4]。1986 年Murry等[5]提出，持續(xù)心肌缺血前給予短暫缺血及再灌注治療，可以減少心肌梗死面積，但因其發(fā)生在心臟缺血事件之前，難以做到預(yù)見性，故限制了其在臨床的應(yīng)用。2003年，Zhao等[6]提出缺血后適應(yīng)(ischemic post-conditioning，IPostC)的概念，其是指在心肌持續(xù)缺血后，再灌注治療之后，給予重復(fù)短暫的缺血及再灌注循環(huán)治療。研究證實(shí)，IPostC可以減少心肌梗死犬的心肌梗死面積[7]，隨后一系列臨床研究證實(shí)IPostC具有降低再灌注損傷的作用，由于具有可操作性、風(fēng)險(xiǎn)較小且獲益大，因此具有廣闊的應(yīng)用前景?，F(xiàn)就IPostC的概念、作用機(jī)制及臨床治療方式等進(jìn)行綜述。

1 IPostC的概念

研究證明，在犬的心肌梗死模型中，開通閉塞的冠狀動(dòng)脈后，應(yīng)用氣囊充氣閉塞冠狀動(dòng)脈30 s，放氣30 s，重復(fù)3次，不僅不會(huì)加重心肌損傷，還會(huì)減少梗死面積，說明IPostC具有心臟保護(hù)作用[7]。因作用在病變血管，稱為原位IPostC。Kerendi等[8]在鼠的心肌梗死模型中，在冠狀動(dòng)脈再灌注開始之后，將腎動(dòng)脈結(jié)扎5 min，釋放5 min，重復(fù)3次，與對(duì)照組相比，心肌梗死面積減少了近50%，提示遠(yuǎn)隔血管的后適應(yīng)也具有心臟保護(hù)作用，故提出遠(yuǎn)隔IPostC的概念。有研究證實(shí)，部分藥物也能減少再灌注損傷[9]。

綜上，IPostC是指在冠狀動(dòng)脈發(fā)生完全閉塞，再灌注治療后，通過病變血管、遠(yuǎn)隔血管床或藥物的方式，進(jìn)行短暫的缺血再灌注治療，從而降低再灌注損傷。根據(jù)作用方式，可分為原位IPostC、遠(yuǎn)隔IPostC及藥物IPostC。

2 IPostC降低再灌注損傷的作用機(jī)制

2.1IPostC通過抑制活性氧類(reactive oxygen species,ROS)降低再灌注損傷 ROS是細(xì)胞正常新陳代謝中產(chǎn)生的單電子還原產(chǎn)物。ROS作為重要的信號(hào)分子參與多種生理活動(dòng)，如免疫反應(yīng)、肌肉收縮以及運(yùn)動(dòng)適應(yīng)等,內(nèi)源性抗氧化劑包括過氧化氫酶、超氧化物歧化酶等，谷胱甘肽和谷胱甘肽過氧化物酶是重要的ROS清除劑，其負(fù)責(zé)將ROS控制在正常水平，維持細(xì)胞的正常功能[10]。研究表明，再灌注治療后，內(nèi)源性抗氧化劑產(chǎn)生減少，細(xì)胞氧化應(yīng)激反應(yīng)增強(qiáng)，進(jìn)而產(chǎn)生過量的ROS，過量的ROS可在黃嘌呤氧化酶的催化下產(chǎn)生一系列有毒物質(zhì)；ROS水平升高也可導(dǎo)致蛋白質(zhì)和脂質(zhì)過氧化，從而引起細(xì)胞死亡，導(dǎo)致再灌注損傷[11]。此外，過量ROS可引起線粒體ATP敏感性K+通道功能障礙，導(dǎo)致線粒體膜通透性轉(zhuǎn)換孔(mitochondrial permeability transition pore，mPTP)過度開放，細(xì)胞內(nèi)Ca2+超載，線粒體腫脹，細(xì)胞壞死[12]。再灌注期間產(chǎn)生的過量的ROS引發(fā)強(qiáng)烈的促炎反應(yīng)，導(dǎo)致進(jìn)一步的肌肉損傷，炎癥期間中性粒細(xì)胞通過非吞噬細(xì)胞氧化酶產(chǎn)生額外的ROS，并導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化，再灌注期間pH值的快速變化也會(huì)產(chǎn)生過量的ROS[13]。研究表明，IPostC除了可以減弱氧化應(yīng)激外，還可通過線粒體ATP敏感性K+通道的開放減少ROS的產(chǎn)生[14]。蛋白激酶C是IPostC中重要的信號(hào)分子，其主要作用是保護(hù)線粒體[15]。IPostC通過激活蛋白激酶C抑制mPTP的開放，并阻止線粒體基質(zhì)收縮，穩(wěn)定線粒體膜以避免細(xì)胞死亡[12]。IPostC還能抑制過量ROS引起的炎癥反應(yīng)[16]。Hausenloy等[17]研究表明，細(xì)胞自分泌物質(zhì)如腺苷、阿片類等也可通過激酶途徑抑制mPTP，減少再灌注損傷，線粒體ATP敏感性K+通道抑制劑可使IPostC的保護(hù)無效，提示IPostC是通過以上途徑降低心肌缺血再灌注損傷的。

2.2IPostC通過增強(qiáng)自噬降低再灌注損傷 自噬是溶酶體吞噬并降解細(xì)胞內(nèi)受損的或衰老的細(xì)胞器的再循環(huán)過程，借此實(shí)現(xiàn)細(xì)胞本身的代謝需要和某些細(xì)胞器的更新，維持細(xì)胞正常的新陳代謝[18]。IPostC可通過增強(qiáng)自噬降低再灌注損傷。Hao等[19]的研究表明，IPostC通過激活神經(jīng)型一氧化氮合酶(neuronal nitric oxide synthase，nNOS)/AMP活化的蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)/哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapa-mycin，mTOR)途徑促進(jìn)自噬，降低再灌注損傷，提高心肌存活率，減少心肌梗死面積，促進(jìn)心肌結(jié)構(gòu)正?；€(wěn)定線粒體膜。而給予IPostC和自噬抑制劑后，IPostC保護(hù)心肌的作用消失，并出現(xiàn)了心肌細(xì)胞核溶解，細(xì)胞壞死。以上研究提示，IPostC是通過促進(jìn)自噬保護(hù)心肌細(xì)胞的。

2.3IPostC通過再灌注損傷補(bǔ)救激酶(reperfusion injury salvage kinase,RISK)途徑降低再灌注損傷 RISK是一些促細(xì)胞存活的激酶的總稱，包括胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶途徑、磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B途徑。研究證實(shí)，在再灌注期間激活RISK可提供強(qiáng)大的心肌保護(hù)作用[16]。IPostC可通過激活受體酪氨酸激酶，使磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B磷酸化，從而對(duì)缺血再灌注損傷起保護(hù)作用。Wang等[20]利用小鼠離體心臟行IPostC發(fā)現(xiàn)，IPostC可減少心肌梗死面積，應(yīng)用RISK途徑抑制劑后，心臟保護(hù)作用明顯減弱，提示IPostC可通過RISK途徑降低心肌再灌注損傷。

2.4IPostC通過抑制Ca2+超載降低再灌注損傷 Ca2+是細(xì)胞內(nèi)重要的離子，對(duì)維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境平衡，細(xì)胞增殖、分化、凋亡都具有重要作用。當(dāng)各種因素導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能受損時(shí)，過量的Ca2+內(nèi)流到心肌細(xì)胞，稱之為鈣超載，鈣超載會(huì)影響線粒體的氧化磷酸化，破壞心肌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，激活半胱氨酸酶和線粒體凋亡系統(tǒng)，引起細(xì)胞死亡[21]。鈣敏感性受體存在于機(jī)體的多個(gè)器官中，調(diào)控細(xì)胞內(nèi)外Ca2+的平衡[22]。研究表明，器官缺血后機(jī)體可上調(diào)鈣敏感性受體的敏感性，引起鈣超載，而再灌注治療后鈣超載進(jìn)一步被放大，引起線粒體功能障礙，導(dǎo)致心肌細(xì)胞凋亡[23]。IPostC可通過增加線粒體ATP敏感性K+通道的開放維持鉀離子的平衡，下調(diào)鈣敏感性受體的敏感性，增強(qiáng)線粒體連接蛋白的活性，減少細(xì)胞內(nèi)Ca2+的含量，維持細(xì)胞的穩(wěn)定[23]。但具體的作用機(jī)制尚需進(jìn)一步研究。

此外，IPostC還可通過作用于信號(hào)傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3、中性粒細(xì)胞、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)、細(xì)胞凋亡等途徑降低再灌注損傷[17]。

3 IPostC的臨床研究

3.1原位IPostC降低心肌再灌注損傷的作用 原位IPostC是指在閉塞的冠狀動(dòng)脈開通之后，在病變的冠狀動(dòng)脈近段應(yīng)用短暫的缺血再灌注治療，由于接近原始閉塞血管，易于操作，且對(duì)其他血管影響較小，全身不良反應(yīng)相對(duì)較小，臨床研究相對(duì)較多。Gerczuk和Kloner[24]選取30例行PCI手術(shù)的STEMI患者并將其隨機(jī)分成IPostC組和對(duì)照組，IPostC組行PCI治療后，對(duì)再灌注的冠狀動(dòng)脈予以球囊充氣1 min，放氣1 min，重復(fù)4次治療；而對(duì)照組未給予特殊處置。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，IPostC組患者術(shù)后心肌酶水平、心肌梗死面積、心律失常發(fā)生率均低于對(duì)照組，1年后IPostC組患者心臟射血分?jǐn)?shù)也高于對(duì)照組，說明IPostC能降低再灌注損傷，改善STEMI患者的長(zhǎng)期預(yù)后[24]。Mewton等[25]選取50例行PCI手術(shù)的STEMI患者，并隨機(jī)分為IPostC組和對(duì)照組，IPostC組開通冠狀動(dòng)脈血管后，給予短暫、多次的缺血再灌注循環(huán)。結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，IPostC組患者早期及晚期心肌梗死面積均減少。以上研究證明，原位IPostC可降低再灌注損傷，減少心肌梗死面積，有心肌保護(hù)作用。

雖然大量研究證實(shí)原位IPostC能降低再灌注損傷，但也有研究提示原位IPostC對(duì)于再灌注損傷并無太大益處。POST試驗(yàn)選取700例行PCI術(shù)的STEMI患者，并將其分為IPostC組和對(duì)照組，開閉塞的通冠狀動(dòng)脈后，IPostC組給予球囊充氣1 min，放氣1 min，重復(fù)4次治療；對(duì)照組未給予特殊處理。結(jié)果顯示，IPostC組未能降低心肌梗死面積，提示原位IPostC并未降低再灌注損傷[7]。導(dǎo)致陰性結(jié)果的原因有很多，可能與心肌缺血時(shí)間、手術(shù)操作技巧、器械及術(shù)式的選擇、終點(diǎn)事件的選擇、合并其他疾病、藥物應(yīng)用等相關(guān)。然而，由于原位IPostC臨床獲益大，對(duì)機(jī)體其他器官影響較小，仍值得進(jìn)一步研究，以尋找最佳治療方案。

3.2遠(yuǎn)隔IPostC降低心肌再灌注損傷的作用 遠(yuǎn)隔IPostC是指閉塞的冠狀動(dòng)脈開通后，通過短暫、可逆的缺血再灌注治療離閉塞血管較遠(yuǎn)部位的血管而產(chǎn)生保護(hù)全身的作用。在血栓負(fù)荷較重的冠狀動(dòng)脈血管中，原位IPostC操作可能會(huì)引起冠狀動(dòng)脈痙攣、斑塊破裂、繼發(fā)性血栓形成，進(jìn)一步加重血管損傷。相較于原位IPostC，遠(yuǎn)隔IPostC具有安全、血管損傷少、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，成為目前研究的熱點(diǎn)之一。Crimi等[26]選取100例行PCI術(shù)的STEMI患者，分為遠(yuǎn)隔IPostC組和對(duì)照組，遠(yuǎn)隔IPostC組PCI術(shù)后，利用袖帶給予下肢動(dòng)脈加壓至200 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)持續(xù)5 min，然后袖帶減壓至0 mmHg，重復(fù)4次，對(duì)照組無特殊處理，結(jié)果顯示，遠(yuǎn)隔IPostC組患者心肌酶明顯降低，心肌梗死、心力衰竭、缺血性卒中的發(fā)生率明顯低于對(duì)照組。研究證實(shí)遠(yuǎn)隔IPostC能降低再灌注損傷。Song等[27]選取200例行PCI術(shù)的STEMI患者，分為遠(yuǎn)隔IPostC組和對(duì)照組，遠(yuǎn)隔IPostC組患者PCI術(shù)后立即應(yīng)用袖帶對(duì)雙下肢動(dòng)脈充氣加壓至200 mmHg，充氣5 min，放氣5 min，重復(fù)5次，每日1次至術(shù)后28 d。結(jié)果顯示，遠(yuǎn)隔IPostC組患者心力衰竭、缺血性卒中的發(fā)生率均顯著低于對(duì)照組，提示長(zhǎng)期遠(yuǎn)隔IPostC也能改善心肌梗死患者預(yù)后。

研究發(fā)現(xiàn)，冠狀動(dòng)脈長(zhǎng)期缺血后，再灌注治療之前的遠(yuǎn)隔IPostC臨床獲益可能較再灌注治療之后的遠(yuǎn)隔IPostC獲益更大[28]。Btker等[29]選取333例STEMI患者并將其分為IPostC組和對(duì)照組，IPostC組患者于院前在急救車上應(yīng)用袖帶加壓下肢動(dòng)脈至200 mmHg，充氣5 min，放氣5 min，重復(fù)5次治療，對(duì)照組只放置袖帶不加壓。結(jié)果顯示，遠(yuǎn)隔IPostC組患者心肌梗死面積、心力衰竭、心律失常的發(fā)生率均低于對(duì)照組。雖然大量研究表明遠(yuǎn)隔IPostC能降低心肌再灌注損傷，但目前尚不清楚最佳作用的遠(yuǎn)隔血管。

3.3藥物IPostC對(duì)于降低再灌注損傷作用 臨床上對(duì)于藥物能否降低再灌注損傷存在爭(zhēng)議，且臨床研究也相對(duì)較少，雖然部分研究證實(shí)藥物不能降低再灌注損傷，但也有研究認(rèn)為有部分藥物可改善再灌注損傷。

3.3.1乳酸林格液 乳酸林格液是一種等張的靜脈注射液，主要用于外傷、手術(shù)、燒傷等造成的失血，促進(jìn)腎衰竭患者排尿，維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境平衡等[30]。研究表明，冠狀動(dòng)脈內(nèi)注射乳酸林格液可通過改變血管內(nèi)的pH值，維持血管內(nèi)電解質(zhì)平衡，從而降低心肌再灌注損傷[31]。Akima等[32]將58例STEMI患者分為乳酸林格液組和對(duì)照組，其中乳酸林格液組在再灌注治療后，冠狀動(dòng)脈內(nèi)立即注射28 mL的乳酸林格液，對(duì)照組未給予特殊干預(yù)。結(jié)果顯示，乳酸林格液組患者的心肌酶水平低于對(duì)照組。證實(shí)冠狀動(dòng)脈內(nèi)注射乳酸林格液具有降低心肌再灌注損傷的作用。乳酸林格液安全、價(jià)廉，具有廣闊的臨床應(yīng)用前景。

3.3.2二甲雙胍 二甲雙胍是臨床上常用的治療2型糖尿病的藥物。研究表明，2型糖尿病患者服用二甲雙胍后發(fā)生急性心肌梗死的風(fēng)險(xiǎn)和心血管終點(diǎn)事件明顯降低[33]。最近研究顯示，再灌注治療后，二甲雙胍可誘導(dǎo)心肌細(xì)胞釋放nNOS，上調(diào)腺苷酸激活蛋白激酶通路，增強(qiáng)細(xì)胞能量分解水平，降低ROS的水平，防止線粒體細(xì)胞死亡；此外，二甲雙胍還能促進(jìn)糖酵解，并使mPTP保持閉合，從而降低冠狀動(dòng)脈的炎癥反應(yīng)，改善線粒體的氧耗和內(nèi)皮細(xì)胞功能，從而減輕心肌細(xì)胞的再灌注損傷[9]。

3.3.3尼可地爾 尼可地爾是一種ATP敏感的鉀離子通道開放劑，可擴(kuò)張冠狀動(dòng)脈、改善微循環(huán)、緩解冠狀動(dòng)脈痙攣，主要適用于各類型的心絞痛[34]。研究證實(shí)，STEMI患者PCI術(shù)后冠狀動(dòng)脈注射尼可地爾可改善無復(fù)流現(xiàn)象[35]。提示尼可地爾可降低再灌注損傷。Siddiqi等[36]的研究也證實(shí)，在STEMI患者的冠狀動(dòng)脈內(nèi)注射尼可地爾可減少心肌梗死面積、改善預(yù)后。Jones等[37]將80例STEMI患者隨機(jī)分為尼可地爾組和對(duì)照組,尼可地爾組患者行PCI術(shù)前冠狀動(dòng)脈注射10 mL的尼可地爾，對(duì)照組注射等劑量的0.9%氯化鈉注射液，結(jié)果顯示，尼可地爾組患者術(shù)后肌鈣蛋白的水平較對(duì)照組明顯降低，提示尼可地爾可降低再灌注損傷，減少STEMI患者心肌梗死面積。

3.3.4β受體阻滯劑 β受體阻滯劑可以降低心肌收縮力、心率以及血壓，降低心肌氧耗，縮小梗死范圍,減少致命性心律失常,降低包括心臟性猝死在內(nèi)的急性期病死率和各種心血管事件發(fā)生率。Ibanez等[38]將266例STEMI患者分為藥物IPostC組和對(duì)照組，藥物IPostC組患者PCI術(shù)前冠狀動(dòng)脈內(nèi)注射美托洛爾，對(duì)照組無特殊處理，結(jié)果顯示，與對(duì)照組患者比較，藥物IPostC組患者的心肌梗死面積明顯減少，射血分?jǐn)?shù)提高。García-Ruiz等[39]選取218例STEMI患者并隨機(jī)分為藥物IPostC組和對(duì)照組，藥物IPostC組患者PCI術(shù)后冠狀動(dòng)脈內(nèi)注射15 mg 美托洛爾，后者未給予特殊處理。結(jié)果顯示，藥物IPostC組患者心肌梗死面積明顯減少，且冠狀動(dòng)脈內(nèi)美托洛爾灌注時(shí)間越長(zhǎng)，術(shù)后射血分?jǐn)?shù)越高。證實(shí)藥物IPostC能降低STEMI患者的再灌注損傷。艾塞納肽是一種調(diào)節(jié)血漿葡萄糖水平的腸降血糖素類似物，主要用于糖尿病的治療，其還具有改善心肌再灌注損傷的作用[40]。研究表明，STEMI患者PCI術(shù)后靜脈注射艾塞納肽可減少心肌梗死面積，但無法改善心臟射血分?jǐn)?shù)[40]。

藥物IPostC雖然具有降低再灌注損傷的作用，但研究相對(duì)較少，且操作復(fù)雜，易出現(xiàn)藥物相關(guān)不良反應(yīng)及全身反應(yīng)，且適應(yīng)證相對(duì)較窄，故仍需深入研究。

4 小 結(jié)

雖然再灌注治療STEM取得顯著的效果，但再灌注損傷仍難以避免，降低再灌注損傷勢(shì)在必行。IPostC能顯著降低心肌再灌注損傷，但其發(fā)揮作用的機(jī)制尚不完全清楚，仍需進(jìn)一步探索。目前IPostC的措施主要有藥物和非藥物方式，原位IPostC雖然研究較多，但部分研究卻獲得陰性結(jié)果；遠(yuǎn)隔IPostC因操作簡(jiǎn)單、安全而具有廣闊的臨床應(yīng)用前景；藥物IPostC同樣具有降低再灌注損傷的作用，但目前研究相對(duì)較少。不同方式的IPostC聯(lián)合應(yīng)用目前尚無相關(guān)報(bào)道，需要重點(diǎn)關(guān)注。隨著對(duì)缺血后適應(yīng)研究的深入，選擇最佳的IPostC治療方式，對(duì)降低STEMI患者的再灌注損傷及改善預(yù)后具有重要意義。