遠(yuǎn)隔缺血預(yù)處理在多臟器損傷保護(hù)中的臨床應(yīng)用及進(jìn)展

孟憲策，徐 沖，張 野，王德莉，葛亞麗，高 巨

(1.大連醫(yī)科大學(xué) 研究生院，遼寧 大連116044； 2.貴州醫(yī)科大學(xué) 麻醉學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550004； 3.江蘇省蘇北人民醫(yī)院 麻醉科，蘇北人民醫(yī)院 麻醉與急危重癥研究所，江蘇 揚(yáng)州 225001；4.中南大學(xué)湘雅二醫(yī)院 麻醉科，湖南 長(zhǎng)沙 410011)

遠(yuǎn)隔缺血預(yù)處理(remote ischemic preconditioning，RIPC)是指在心臟等重要器官以外的遠(yuǎn)隔器官實(shí)施缺血預(yù)處理，對(duì)心臟等重要臟器隨后的致死性缺血再灌注損傷發(fā)揮保護(hù)性作用。目前研究已證實(shí)RIPC可發(fā)揮臨床心肌缺血再灌注損傷的保護(hù)作用，而其對(duì)于圍術(shù)期其他重要靶器官的作用及機(jī)制研究正逐步開(kāi)展。

1 RIPC概述

1986年Murry等學(xué)者首次提出了缺血預(yù)處理防范嚴(yán)重缺血再灌注損傷的理念， 缺血預(yù)處理是指在靶器官實(shí)施短暫的缺血預(yù)刺激，提高該器官對(duì)之后的致死性缺血損傷的耐受能力，進(jìn)而產(chǎn)生保護(hù)重要器官的作用。有學(xué)者將缺血預(yù)處理應(yīng)用于腦、心、腎等重要器官，提高了器官的致死性缺血損傷的耐受能力。Przyklenk等[1]研究發(fā)現(xiàn)將左旋前動(dòng)脈閉塞和再灌注4個(gè)周期，可顯著減少左前降支冠狀動(dòng)脈持續(xù)閉塞后的梗塞面積，提出了心內(nèi)預(yù)處理的概念。但心、腦對(duì)缺血性損傷非常敏感，對(duì)于實(shí)施者而言直接施行缺血預(yù)處理面臨巨大的挑戰(zhàn)。因此學(xué)者們提出了RIPC的理念：指在遠(yuǎn)隔器官如肢體實(shí)施短暫的缺血預(yù)刺激， 提高其他重要靶器官對(duì)隨后的致死性缺血損傷的耐受能力，是保護(hù)器官和組織免受缺血再灌注影響有效的方法之一。肢體對(duì)缺血損傷更具有抵抗力，應(yīng)用止血帶(或袖帶)加壓再釋放實(shí)現(xiàn)周期性缺血預(yù)處理，該方法安全無(wú)創(chuàng)，且操作簡(jiǎn)單可行[2]。這一發(fā)現(xiàn)引起RIPC快速發(fā)展，已經(jīng)在多種動(dòng)物身上開(kāi)始探索并取得部分成果，目前正逐步應(yīng)用于臨床，以求提供多器官救治策略。

2 RIPC在防范不同靶器官缺血再灌注損傷中的臨床應(yīng)用

2.1 心肌損傷的防范

研究通過(guò)對(duì)心肌損傷標(biāo)志物，肌鈣蛋白和肌酸激酶的測(cè)定，提示體外循環(huán)下的各種心臟手術(shù)及其他相關(guān)手術(shù)過(guò)程中易發(fā)生不同程度的心肌損傷。RIPC目前已經(jīng)被廣泛用于減少外科手術(shù)之后的心肌損傷。Ali等[3-4]對(duì)腹主動(dòng)脈瘤修補(bǔ)術(shù)患者實(shí)施RIPC，結(jié)果顯示其明顯降低術(shù)中平均肌鈣蛋白I(cTnI)水平，且在一定程度上降低了術(shù)后發(fā)生心肌損傷(27%)和心肌梗塞(22%)的風(fēng)險(xiǎn)。該研究團(tuán)隊(duì)在另一項(xiàng)研究中針對(duì)雙支或三支冠狀動(dòng)脈病變行冠狀動(dòng)脈旁路移植術(shù)(CABG)的患者實(shí)施RIPC, 證實(shí)其可降低術(shù)中及術(shù)后肌鈣蛋白激酶同工酶(CK-MB)水平。在一項(xiàng)冠狀動(dòng)脈旁路移植術(shù)(CABG)的Meta分析中顯示RIPC減少患者術(shù)中肌鈣蛋白I(cTnI)或肌鈣蛋白T(cTnT)釋放，減少了冠狀動(dòng)脈旁路移植術(shù)后死亡率、主要不良心腦血管事件和再血管化發(fā)生率[5]。劉建華等[6]對(duì)55例行心臟瓣膜置換術(shù)治療的患者進(jìn)行分析，RIPC可明顯降低心肌梗死血清學(xué)指標(biāo)cTnT/cTnI 和 CK-MB。楊麗靜等[7]的研究同樣顯示RIPC可以增強(qiáng)經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療(PCI)患者潛在急性心肌損傷的心肌救治效果。RIPC同樣對(duì)慢性透析治療患者的心肌損傷有一定的保護(hù)效應(yīng)，RIPC透析治療組心肌損傷指數(shù)cTnT的水平在治療后第2天至第28天呈下降趨勢(shì)[8]，提示RIPC的保護(hù)效應(yīng)可部分對(duì)抗透析引起的心肌缺氧損傷。因此，RIPC對(duì)于相關(guān)外科手術(shù)或相關(guān)治療后引發(fā)的潛在心肌損傷，有明確的保護(hù)作用，并可改善其遠(yuǎn)期的預(yù)后和防范心臟不良事件的發(fā)生，是臨床上較好防范圍術(shù)期心肌損傷的治療策略。

目前圍繞心肌的缺血性保護(hù)機(jī)制有較新進(jìn)展，其中腺苷被視為RIPC保護(hù)心肌作用的關(guān)鍵因子。有研究表明對(duì)實(shí)施RIPC刺激后的離體心肌細(xì)胞進(jìn)行灌洗，灌洗液中腺苷濃度顯著高于對(duì)照組，在給予腺苷受體抑制劑后，其保護(hù)作用得到削弱，其中對(duì)A1受體亞型抑制作用尤為明顯[9]。既往研究已經(jīng)證實(shí)RIPC可通過(guò)直接神經(jīng)機(jī)制發(fā)揮作用，近期研究發(fā)現(xiàn)存在心腎交互作用，即RIPC可刺激腎臟加速促紅細(xì)胞生成素(erythropoietin, EPO) 生成，間接性通過(guò)EPO激活再灌注損傷補(bǔ)救激酶(reperfusion injury salvage kinase, RISK) 和再灌注損傷增強(qiáng)生存激酶(survivor activating factor enhancement, SAFE)來(lái)降低抗凋亡基因Bcl-xL和促凋亡基因Bax表達(dá)，達(dá)到心肌保護(hù)作用[10]。Halestrap等[11]研究發(fā)現(xiàn)線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔(mitochondrial permeability transition pore, mPTP)功能失調(diào)導(dǎo)致的線粒體膜通道的不規(guī)則開(kāi)放是導(dǎo)致心肌細(xì)胞凋亡的主要因素,并且RIPC可減輕mPTP的功能紊亂，提示RIPC對(duì)mPTP的功能調(diào)節(jié)可能是其發(fā)揮心肌損傷保護(hù)的機(jī)制之一。目前已有學(xué)者對(duì)RIPC心肌保護(hù)作用及機(jī)制進(jìn)行了深入的探討，但具體作用機(jī)制尚不清楚，有待進(jìn)一步研究。

2.2 神經(jīng)系統(tǒng)損傷的防范

血清/腦脊液中神經(jīng)元特異性烯醇化酶(NSE)和S-100 β是判斷神經(jīng)元損傷的敏感指標(biāo)， 可有效預(yù)測(cè)腦損傷的發(fā)生及其嚴(yán)重程度[12]。在缺氧條件下，作為氧化磷酸化底物的丙酮酸不能被利用，其水平升高則乳酸生成增多，研究顯示血清乳酸/丙酮酸水平是細(xì)胞氧合是否充分的最佳指標(biāo)，是細(xì)胞質(zhì)和線粒體氧化還原狀態(tài)的反映，其比值常可用于預(yù)測(cè)術(shù)后腦等重要靶器官功能障礙[13]。對(duì)脊髓型頸椎病患者擇期減壓手術(shù)前實(shí)施RIPC，可減少神經(jīng)損傷及術(shù)后NSE、S-100β釋放[14]；對(duì)顱內(nèi)動(dòng)脈瘤致蛛網(wǎng)膜下腔出血患者手術(shù)前行RIPC干預(yù)，可減少術(shù)后25～45 h的乳酸/丙酮酸水平，且經(jīng)顱多普勒形態(tài)聚類(lèi)分析顯示RIPC引起短暫腦血管擴(kuò)張[6]，該研究提示RIPC后能在術(shù)后2天內(nèi)保護(hù)腦細(xì)胞免于缺血性損傷。有研究報(bào)道外周血管疾病(peripheral vascular disease, PVD)引起的慢性肢體低灌注對(duì)急性缺血性腦卒中具有潛在的神經(jīng)保護(hù)作用，PVD患者卒中量表(NIHSS)和改良Rankin量表(MRS)評(píng)分較高，且其急性腦缺血后預(yù)后較好,且梗死體積較小，出院時(shí)死亡率較低[15]。提示PVD引起的慢性下肢低灌注，其刺激方式可能足以誘導(dǎo)神經(jīng)保護(hù)作用，從另一個(gè)側(cè)面支持了RIPC可能對(duì)缺血性腦卒中具有一定的神經(jīng)保護(hù)作用。目前較多學(xué)者針對(duì)RIPC發(fā)揮腦損傷保護(hù)的相關(guān)機(jī)制進(jìn)行了深入探討。有研究指出K+-ATP通道功能失調(diào)導(dǎo)致微循環(huán)功能缺失是腦缺血性損傷的主要病理生理機(jī)制，對(duì)腦缺血模型實(shí)施RIPC ,應(yīng)用K+-ATP通道阻斷劑可完全消除RIPC的保護(hù)效應(yīng)[16]，提示RIPC可能通過(guò)調(diào)控K+-ATP發(fā)揮腦缺血損傷的保護(hù)作用。近期發(fā)現(xiàn)腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體(TNF-related apoptosis-inducing ligand，TRAIL)T受體是影響神經(jīng)細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵因素，RIPC能夠抑制其表達(dá)，減少腦梗死體積和神經(jīng)元死亡[17]。上述研究提示RIPC在減輕出血和缺血性腦損傷方面可能具有一定的臨床應(yīng)用價(jià)值，但具體機(jī)制尚未明確，且關(guān)于不同類(lèi)型的腦損傷發(fā)揮最佳保護(hù)作用時(shí)間窗的研究較少，且仍需大范圍、多中心、隨機(jī)臨床試驗(yàn)來(lái)明確RIPC發(fā)揮最佳作用的治療時(shí)間窗。但RIPC具有無(wú)創(chuàng)、簡(jiǎn)便、安全性高等優(yōu)勢(shì)，未來(lái)在腦損傷防范及保護(hù)方面具有較強(qiáng)的應(yīng)用前景。

2.3 腎臟損傷的防范

急性腎損傷是體外循環(huán)心臟手術(shù)中常見(jiàn)的并發(fā)癥，血清/尿肌酐、尿視黃醇結(jié)合蛋白、白蛋白/肌酐比值、腎小球?yàn)V過(guò)率、尿中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)脂鈣蛋白等是評(píng)價(jià)腎損傷的主要指標(biāo)。而RIPC對(duì)腎功能具有保護(hù)作用[18]。研究顯示RIPC可減輕冠狀動(dòng)脈旁路移植術(shù)患者術(shù)后腎損傷，降低肌酐水平，使腎損害的絕對(duì)風(fēng)險(xiǎn)降低23%[2]。對(duì)心臟手術(shù)患者實(shí)施RIPC，可有效預(yù)防急性腎損傷，術(shù)后48 h血清肌酐水平得到緩解[19]。使用造影劑有引發(fā)腎損傷的風(fēng)險(xiǎn)，一項(xiàng)涉及腎移植患者的研究顯示，通過(guò)阻斷和開(kāi)放髂外動(dòng)脈實(shí)施RIPC，可減輕部分患者的腎臟損傷，降低術(shù)后1個(gè)月內(nèi)血清肌酐、尿素氮水平，提高了術(shù)后1個(gè)月內(nèi)腎小球?yàn)V過(guò)率[20]。 楊麗靜等[7]研究顯示 RIPC治療可顯著減低心血管介入治療患者血清肌酐濃度。最近的一項(xiàng)Meta分析同樣顯示，RIPC使接受心臟和血管介入治療的患者急性腎損傷(AKI)風(fēng)險(xiǎn)顯著降低[21]。既往對(duì)RIPC在腎臟保護(hù)機(jī)制方面的研究多是關(guān)于神經(jīng)、體液、免疫、炎性作用方面。目前有學(xué)者發(fā)現(xiàn)抗氧化基因核因子2 相關(guān)因子2 (NF-E2-related factor 2, Nrf2), 血紅素加氧酶-1(HO-1)和醌氧化還原酶-1(quinone oxidoreductase-1, NQO-1)的表達(dá)，對(duì)腎臟具有保護(hù)作用，RIPC刺激能夠增強(qiáng)此三者的表達(dá)并活化[22]，但確切機(jī)制尚未明確。上述臨床試驗(yàn)提示RIPC對(duì)心 臟等高危、復(fù)雜手術(shù)的腎臟損傷可能具有一定的保護(hù)作用，但普遍存在臨床研究樣本量少以及研究范圍局限等問(wèn)題,尚不能明確 RIPC作為常規(guī)高危手術(shù)腎損傷的預(yù)防手段。

2.4 腸損傷的防范

腸脂肪酸結(jié)合蛋白、二胺氧化酶、內(nèi)毒素水平、血漿D-乳酸，是目前臨床常用的腸道損傷標(biāo)志物。當(dāng)腸細(xì)胞死亡時(shí)，血液中脂肪酸結(jié)合蛋白水平升高，二胺氧化酶水平降低，并伴隨內(nèi)毒素水平顯著增加[23]。在腹主動(dòng)脈瘤修補(bǔ)術(shù)的患者中實(shí)施RIPC，增加動(dòng)脈-肺泡氧分壓比值，改善肺組織氣體交換，降低血清腸道脂肪酸結(jié)合蛋白水平，提高二胺氧化酶活性并降低腸道損傷[8]。對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間腹腔鏡手術(shù)引起的腹腔臟器損傷，RIPC同樣有保護(hù)作用。王斌[24]研究顯示長(zhǎng)時(shí)間氣腹手術(shù)患者，術(shù)前實(shí)施RIPC可以明顯降低血漿D-乳酸和二胺氧化酶水平，改善腸功能紊亂。由于腸本身對(duì)缺氧耐受性較強(qiáng)，因此針對(duì)RIPC腸損傷保護(hù)方面的臨床研究較少，且缺乏相關(guān)作用機(jī)制的探討。但對(duì)于手術(shù)時(shí)間較長(zhǎng)，可能引發(fā)胃腸道潛在損傷的高危手術(shù)，RIPC在防范腸道損傷方面，仍具有較為積極的價(jià)值。

2.5 肺損傷的防范

圍術(shù)期肺損傷常與機(jī)械通氣、炎性因子釋放、手術(shù)創(chuàng)傷等密切相關(guān)。目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)RIPC防范肺損傷方面開(kāi)展了較多的臨床試驗(yàn)。一項(xiàng)在異丙酚-瑞芬太尼全麻單肺通氣下對(duì)擇期肺段切除術(shù)患者實(shí)施RIPC的研究中發(fā)現(xiàn)，其可顯著增加動(dòng)脈血氧分壓(PaO2)與參與交換氣體濃度比值(PaO2/FIO2)，減輕肺損傷，降低術(shù)后48 h IL-6，TNF-α水平，降低單肺通氣后和復(fù)張后丙二醛水平。通過(guò)測(cè)量呼出氣冷凝液 pH 值發(fā)現(xiàn)RIPC能夠減輕氣道酸化，進(jìn)而減輕肺損傷[25]。有學(xué)者提出RIPC可以顯著減少輸血引起的急性肺損傷的發(fā)生[26]。最近有研究顯示肢體遠(yuǎn)隔缺血預(yù)處理能夠改善心臟瓣膜置換術(shù)患者的肺順應(yīng)性，減少術(shù)后肺部不良事件的發(fā)生[27]。RIPC保護(hù)肺缺血性損傷機(jī)制的研究多是圍繞在調(diào)控炎性因子表達(dá)這一因素，如血漿腫瘤壞死因子-α、白細(xì)胞介素(IL)-6、丙二醇濃度等，提示減輕氧化應(yīng)激反應(yīng)及炎癥是RIPC發(fā)揮作用的主要途徑。Chen等[28]學(xué)者提出Nrf2激活時(shí)可轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核內(nèi)并增加抗氧化分子HO-1的表達(dá)，提示Nrf2是機(jī)體內(nèi)一種重要的保護(hù)性轉(zhuǎn)錄因子。 近期有研究證實(shí)Nrf2/HO-1信號(hào)通路的激活參與了遠(yuǎn)端缺血預(yù)處理減輕大鼠內(nèi)毒素性急性肺損傷[29]。對(duì)于其他通路機(jī)制研究多數(shù)停留在理論階段，有待進(jìn)一步研究證實(shí)。目前RIPC在心臟手術(shù)、單肺通氣、開(kāi)胸手術(shù)等領(lǐng)域的應(yīng)用研究較為廣泛，但多數(shù)集中于是否有肺損傷保護(hù)效應(yīng)的相關(guān)研究，且研究方式單一，多為小樣本的對(duì)照研究，而針對(duì)RIPC的實(shí)施細(xì)則，如具體的實(shí)施時(shí)間點(diǎn)等仍未明確，因此RIPC作為一種成熟的肺保護(hù)性策略，仍需要大樣本的臨床研究進(jìn)一步明確。

3 小 結(jié)

心、腦等重要生命器官對(duì)缺血性損傷異常敏感，對(duì)重要器官直接施行缺血預(yù)處理面臨巨大的挑戰(zhàn)，遠(yuǎn)隔缺血預(yù)處理技術(shù)因其無(wú)創(chuàng)、簡(jiǎn)便，在缺血保護(hù)領(lǐng)域具有更為廣泛的臨床應(yīng)用前景。部分臨床研究提出RIPC對(duì)手術(shù)時(shí)間較長(zhǎng)、心臟手術(shù)等高危復(fù)雜手術(shù)，可發(fā)揮一定程度的心、腦、肺、腎等重要靶器官損傷的保護(hù)作用，具體機(jī)制可能與降低炎性因子表達(dá)，調(diào)控缺氧誘導(dǎo)因子-1α(HIF-1α)、ATP敏感性鉀通道(K+-ATP通道)等密切相關(guān)，但確切機(jī)制有待進(jìn)一步闡明。未來(lái)尚需多中心、大樣本的臨床研究進(jìn)一步明確RIPC在多臟器損傷保護(hù)中應(yīng)用，使RIPC有望成為防范機(jī)體重要器官缺血再灌注損傷的重要治療策略。