缺血預(yù)/后處理對(duì)腸缺血再灌注損傷保護(hù)作用的研究進(jìn)展

卓 明，葉軍明，王萬輝，鐘茂林，劉金龍

（贛南醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院麻醉科，江西 贛州 341000）

腸缺血再灌注（Ischemic reperfusion，IR）損傷指組織、器官在低灌注后再獲得正常的血液供應(yīng)后，組織及器官所受到的缺血性損傷并未減輕、反而加重［1］。自從1966年第一次提出心肌IR 概念后，腦IR、腎IR、腸IR 逐步被研究。研究證實(shí)腸對(duì)IR 較為敏感，缺血后再灌注可使腸功能損傷加重，且因腸黏膜屏障破壞引起內(nèi)毒素、細(xì)菌等移位，可導(dǎo)致全身炎性反應(yīng)綜合征（Systemic inflammatory response syndrome，SIRS）、多器官功能障礙綜合征（Multiple organ dysfunction syndrome，MODS），嚴(yán)重者可致死亡［2-3］。缺血預(yù)處理（Ischemic preconditioning，IPC）及缺血后處理（Ischemic postconditioning，IPO）對(duì)臟器IR 均具有一定保護(hù)效果，已成為治療腸IR 的重要方案之一。因此，研究腸IR發(fā)生機(jī)制，IPC、IPO方案及機(jī)制具有重要臨床意義。

1 腸IR發(fā)生機(jī)制

腸IR 損傷發(fā)生機(jī)制較為復(fù)雜，目前尚未明確。細(xì)胞鈣超載學(xué)說認(rèn)為腸組織缺血時(shí)，ATP生成減少，Na+-K+-ATP酶活性降低，導(dǎo)致胞內(nèi)鈣離子水平升高，進(jìn)而引起細(xì)胞膜Na+/Ca2+交換蛋白激活；當(dāng)恢復(fù)血供再灌注時(shí)，大量Na+外流、Ca2+內(nèi)流，細(xì)胞內(nèi)發(fā)生Ca2+超載，以及細(xì)胞膜通透性增加，Ca2+被動(dòng)擴(kuò)散入細(xì)胞內(nèi)液而進(jìn)一步增加細(xì)胞內(nèi)Ca2+水平［4-5］。鈣超載可激活磷脂酶A2（PLA2）、磷脂酶C（PLC），導(dǎo)致細(xì)胞膜雙分子層紊亂，引起細(xì)胞膜性結(jié)構(gòu)破壞［6］。有文獻(xiàn)報(bào)道，胞內(nèi)鈣超載通過激活Ca2+依賴的蛋白酶，使細(xì)胞膜、細(xì)胞骨架之間的連接破壞，最終引起細(xì)胞損傷［7］。氧自由基損傷學(xué)說認(rèn)為腸組織缺血缺氧及再灌注時(shí)，線粒體損傷可致氧自由基生成增加、清除不及時(shí)，最終導(dǎo)致大量氧自由基自線粒體漏出而引起細(xì)胞膜損傷［8］。此外，細(xì)胞因子、細(xì)胞凋亡、能量衰竭等也認(rèn)為與腸IR密切相關(guān)。

2 缺血預(yù)/后處理

IPC 首見于1986 年MURRY CE 于犬心肌缺血模型中發(fā)現(xiàn)并報(bào)道［9］。1996年HOTTER G 首先報(bào)道腸IPC 現(xiàn)象［10］。隨后許多研究發(fā)現(xiàn)，長時(shí)間的缺血損傷之前實(shí)施缺血預(yù)處理，即阻斷腸系膜上動(dòng)脈導(dǎo)致腸缺血5～20 min，再灌注5～15 min，可明顯減輕腸IR 損傷［11-12］。IPC 效應(yīng)分為早期預(yù)適應(yīng)、延遲預(yù)適應(yīng)兩個(gè)階段，無論何種階段均可激活同樣細(xì)胞信號(hào)通路發(fā)揮保護(hù)效應(yīng)。有研究發(fā)現(xiàn)于心肌較長時(shí)間缺血后再灌注一開始即實(shí)施3 個(gè)循環(huán)的再灌注/停灌注處理，可縮小心肌梗死面積，改善心功能，發(fā)揮保護(hù)效應(yīng)［13］。相較于IPC，IPO 可取得相類似結(jié)果，即減輕組織損傷、發(fā)揮器官保護(hù)效應(yīng)，因其操作簡便及可能性更具應(yīng)用前景及實(shí)用價(jià)值。

2.1 原位缺血預(yù)/后處理腸缺血前/后通過夾閉阻斷腸系膜上動(dòng)脈而實(shí)施的腸缺血預(yù)/后處理對(duì)腸IR 損傷的保護(hù)效應(yīng)已得到證實(shí)，但對(duì)具體實(shí)施方案仍有爭議。宋鐵山等［14］對(duì)大鼠腸系膜上動(dòng)脈采取4個(gè)循環(huán)的夾閉5 min、開放5 min IPC，發(fā)現(xiàn)實(shí)施IPC后腸組織NO、超氧化物歧化酶（SOD）水平降低，腸組織損傷顯著減輕，表明IPC 具有保護(hù)效應(yīng)。龍海燈等［15］對(duì)SD 大鼠阻斷腸系膜上動(dòng)脈5 min、再灌注5 min，共3 個(gè)循環(huán)后，結(jié)果顯示IPC 組活化部分凝血活酶時(shí)間、凝血酶時(shí)間、凝血酶原時(shí)間均低于IR組，表明IPC 可改善腸IR 損傷的凝血功能紊亂。TERESINHA RRO 等對(duì)腸IR 實(shí)施IPC，結(jié)果表明黏膜損傷評(píng)分低于IR 組，證實(shí)IPC 具有保護(hù)效應(yīng)［16］。SENGUL I 對(duì)大鼠采取不同的缺血后處理干預(yù)方案，結(jié)果表明實(shí)施6 個(gè)循環(huán)的10 s 再灌注-再阻斷循環(huán)共計(jì)2 min 后處理方案，腸組織丙二醛（Malondialdehyde，MDA）水平、血清總肌酸激酶（Creatine kinase，CK）活性、炎癥反應(yīng)和總組織病理學(xué)損傷評(píng)分相較于3 個(gè)循環(huán)10 s 再灌注-再阻斷共計(jì)1 min的后處理方案顯著降低，認(rèn)為IPO 通過減少腸系膜氧化劑的生成、脂質(zhì)過氧化和中性粒細(xì)胞的積累，對(duì)腸黏膜具有保護(hù)作用，且實(shí)施6個(gè)循環(huán)后處理方案效果更佳［17］。MARCUS VHB 等研究證實(shí)，采取1個(gè)3 min循環(huán)、3個(gè)1 min循環(huán)、6個(gè)30 s循環(huán)的缺血后處理方案均不能減輕腸IR 后腸黏膜損傷，認(rèn)為后處理方案并無保護(hù)效應(yīng)［18］。RICARDO RK 等認(rèn)為短時(shí)間的后處理周期（5個(gè)循環(huán)，每個(gè)周期30 s）并不能減輕或者預(yù)防IR 所致的腸組織損傷［19］。OZKISACIK S 等對(duì)腸IR 大鼠模型進(jìn)行研究，對(duì)腸IR模型分別采取10個(gè)循環(huán)的不同缺血后處理（分別為缺血5 s、10 s、20 s 后再夾阻動(dòng)脈10 s，共10 個(gè)循環(huán)），結(jié)果證實(shí)采取短時(shí)間間隔的后處理方案（即IR后缺血5 s、再灌注10 s 方案）組織病理學(xué)評(píng)分更低及血谷胱甘肽還原酶水平升高，認(rèn)為IR短期內(nèi)（5 s）即采取后處理保護(hù)效應(yīng)更為明顯［20］。SANTOS CHM等對(duì)腸IR模型大鼠分別采取2 min、2個(gè)循環(huán)及30 s、4個(gè)循環(huán)的IPC方案，結(jié)果證實(shí)均可減輕大鼠腸系膜的IR 損傷［21］。CHU W 等［22］對(duì)大鼠分別采取IPC、IPO 處理，結(jié)果表明IPC 組、IPO 組相對(duì)于IR 組，腸IR 損傷均明顯減輕且線粒體形態(tài)結(jié)構(gòu)改變均顯著減輕，表明IPC、IPO 可能通過改善腸黏膜細(xì)胞線粒體形態(tài)結(jié)構(gòu)、呼吸功能等改善腸IR 損傷。總之，針對(duì)腸IR 采取缺血預(yù)/后處理雖已有較多文獻(xiàn)報(bào)道，但對(duì)具體實(shí)施方案（如間隔時(shí)間、預(yù)處理時(shí)間及循環(huán)次數(shù)等）及其相關(guān)機(jī)制仍無定論，值得進(jìn)一步探討。

2.2 遠(yuǎn)端肢體缺血預(yù)/后處理2005年KERRNDI F等［23］在小鼠心肌IR 模型中對(duì)單側(cè)腎動(dòng)脈實(shí)施1 次5 min 缺血、1 min 灌注，然后立即實(shí)施心肌再灌注，結(jié)果表明心肌IR 損傷顯著減輕。隨之提出遠(yuǎn)隔缺血后處理概念，即組織器官缺血再灌注前在非本組織器官實(shí)施短暫的缺血再灌注，可減輕組織器官的IR損傷。目前，遠(yuǎn)端肢體缺血預(yù)/后處理通常選擇上肢或者下肢作為遠(yuǎn)隔器官進(jìn)行處理，具有操作簡便、易實(shí)施、損傷小等優(yōu)點(diǎn)［24］，也有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)采取腎臟、下肢、頸總動(dòng)脈作為遠(yuǎn)隔器官進(jìn)行預(yù)處理［25］。目前，對(duì)于腸IR 損傷實(shí)施遠(yuǎn)隔器官缺血預(yù)/后處理相關(guān)文獻(xiàn)尚不多見。褚永新［26］對(duì)兔腸系膜上動(dòng)脈缺血24 min后實(shí)施左腎動(dòng)脈缺血5 min再灌注1 min后開放左腎動(dòng)脈，然后腸系膜上動(dòng)脈缺血30 min再灌注120 min，結(jié)果遠(yuǎn)隔器官缺血預(yù)處理組腸組織髓過氧化物酶（Myeloperoxidase，MPO）數(shù)量及活性均低于IR 組，表明腸IR 損傷前實(shí)施腎臟缺血再灌注可發(fā)揮保護(hù)效應(yīng)，可能通過減輕活性氧的損傷和抗氧化作用實(shí)現(xiàn)。龍彥宏對(duì)SD 大鼠分別采取腸缺血預(yù)處理、肢體缺血預(yù)處理、腸及肢體聯(lián)合缺血預(yù)處理，結(jié)果表明三種預(yù)處理方式均可減輕腸IR損傷及腸IR 所致肺損傷，且三種方式保護(hù)效應(yīng)比較無明顯差異，并指出其保護(hù)效應(yīng)可能與抗氧化應(yīng)激、抗炎、抗凋亡等密切相關(guān)［27］。YANG M 等分別采取局部（阻斷-開放腸系膜上動(dòng)脈）及遠(yuǎn)程（阻斷-開放左股動(dòng)脈）進(jìn)行缺血后處理，結(jié)果證實(shí)局部及遠(yuǎn)隔缺血后處理均可通過降低氧化應(yīng)激、減少中性粒細(xì)胞活化及減少凋亡等發(fā)揮保護(hù)作用［28］。NILON EJ 等對(duì)暫時(shí)性腹腔上主動(dòng)脈阻斷所致的腸黏膜缺血再灌注損傷模型分別采取局部缺血預(yù)處理（腹腔上主動(dòng)脈缺血預(yù)處理）、遠(yuǎn)隔器官缺血預(yù)處理（腎下動(dòng)脈缺血預(yù)處理），結(jié)果證實(shí)局部、遠(yuǎn)隔器官缺血預(yù)處理均降低血清乳酸脫氫酶和乳酸水平，具有減輕腸黏膜損傷效應(yīng)［29］。

值得說明的是，脾臟作為機(jī)體最大的免疫器官，是除骨髓以外的炎癥細(xì)胞來源，在免疫、炎癥損傷中發(fā)揮重要作用，對(duì)脾臟實(shí)施缺血預(yù)/后處理對(duì)遠(yuǎn)隔器官保護(hù)效果值得探討。已有研究證實(shí)，脾切除術(shù)對(duì)缺血后大鼠肝功能具有保護(hù)作用，并減少致死率［30］。最近一項(xiàng)研究表明，間歇做脾動(dòng)脈預(yù)處理，可減輕腎損傷，發(fā)揮腎IR 保護(hù)效應(yīng)［31］。而脾臟功能在腸IR 損傷的發(fā)生發(fā)展中是否發(fā)揮了作用，以及對(duì)其實(shí)施缺血預(yù)/后處理能否減輕腸IR損傷值得研究。

2.3 缺血預(yù)/后處理對(duì)腸IR 所致其他遠(yuǎn)隔器官的影響腸IR 可因毒性活性氧形成、細(xì)菌移位、SIRS等導(dǎo)致肺、腎等遠(yuǎn)隔器官的損傷，腸IR 實(shí)施IPC/IPO對(duì)遠(yuǎn)隔器官損傷是否具有保護(hù)效應(yīng)目前存在較多爭議。SANTOS CHM 等評(píng)估了IPC對(duì)大鼠腸系膜IR肺實(shí)質(zhì)可能的保護(hù)作用，結(jié)果表明使用這種技術(shù)并沒有益處［32］。CARLOS HMS等實(shí)施缺血后處理發(fā)現(xiàn)對(duì)腸IR所致肝IR并無改善作用［33］。MENG QT等經(jīng)研究證實(shí)，IPO可保護(hù)腸IR所致的肺損傷，其機(jī)制可能為通過促進(jìn)血紅素氧合酶-1（Heme oxygenase-1，HO-1）的表達(dá)及NF-E2 相關(guān)因子-2（Nrf-2）與HO-1 相互作用發(fā)揮保護(hù)作用［34］。THOMAZ NETO FJ 等通過對(duì)糖尿病大鼠腸IR 模型實(shí)施IPC，結(jié)果表明于腸IR 前實(shí)施缺血10 min、再灌注10 min 的IPC 后，大鼠血漿乳酸水平降低，肺組織炎性細(xì)胞浸潤情況較對(duì)照組明顯緩解，證實(shí)IPC 對(duì)腸IR 所致肺部損傷具有保護(hù)效應(yīng)［35］。腸IR 可因活性氧、炎癥介質(zhì)等釋放而導(dǎo)致局部及遠(yuǎn)隔器官的損傷，而IPC 可通過體液或者神經(jīng)途徑發(fā)揮全身保護(hù)效應(yīng)，緩解損傷［36］。目前，對(duì)于IPC/IPO 對(duì)腸IR所致遠(yuǎn)隔器官損傷的保護(hù)效應(yīng)及其機(jī)制尚存爭議，值得深入研究。結(jié)合文獻(xiàn)認(rèn)為是否發(fā)揮保護(hù)效應(yīng)可能與IPC/IPO 實(shí)施時(shí)間、循環(huán)周期相關(guān)，而機(jī)制與抑制炎癥、減輕氧化應(yīng)激等密切相關(guān)。TAMION F 等研究發(fā)現(xiàn)腸IPC 可預(yù)防失血性休克的局部炎癥反應(yīng)，并顯著降低全身損傷，且這種保護(hù)作用伴隨著血紅素氧合酶-1 的表達(dá)增強(qiáng)并被一種特殊的抑制劑減弱。表明該模型中炎癥反應(yīng)受HO-1 介導(dǎo)、影響，腸IPC 可通過促進(jìn)HO-1 的表達(dá)而改善血?dú)鈪?shù)、減輕中性粒細(xì)胞隔離及改善肺微血管通透性和肺組織局部炎癥，發(fā)揮保護(hù)效應(yīng)［37］。AVGERINOS ED 等經(jīng)研究認(rèn)為花生四烯酸級(jí)聯(lián)反應(yīng)是缺血再灌注損傷的一個(gè)重要因素，而IPC 可通過部分調(diào)節(jié)該級(jí)聯(lián)反應(yīng)而發(fā)揮保護(hù)效應(yīng)［38］。BASHIR OS 等證實(shí)腸IPC 可通過調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激減輕大鼠脊髓IR 損傷，IPC 調(diào)控氧化應(yīng)激途徑為發(fā)揮保護(hù)效應(yīng)的重要機(jī)制［39］。

3 缺血預(yù)/后處理減輕腸IR損傷機(jī)制

研究證實(shí)，IPC 與IPO 對(duì)腸IR 損傷均具有保護(hù)效應(yīng)，且機(jī)制類似。其作用與清除氧自由基、抑制炎癥因子聚集及炎癥介質(zhì)的釋放等密切相關(guān)，但其具體機(jī)制較為復(fù)雜，仍尚未明確，可能與多種信號(hào)通路、分子機(jī)制、基因表達(dá)等相關(guān)［40-42］。CHENG GH等研究證實(shí)IPO 減輕腸IR 是通過調(diào)控線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔開放及抑制caspase 9的表達(dá)實(shí)現(xiàn)，認(rèn)為抑制氧化應(yīng)激、抗凋亡為IPO 保護(hù)效應(yīng)機(jī)制［43］。WEN SH等認(rèn)為IPC 減輕腸損傷和黏膜細(xì)胞凋亡的作用是通過Janus 激酶/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子（JAK/STAT）途徑介導(dǎo)的，該機(jī)制在緩解IR 誘導(dǎo)的腸損傷中起重要作用［44］。JIA ZZ 等將IPO 應(yīng)用于腸IR 模型，發(fā)現(xiàn)缺氧誘導(dǎo)因子-1α（Hypoxia-inducible factor 1α，HIF-1α）和miR-21 水平表達(dá)上調(diào)、細(xì)胞凋亡減少，證實(shí)IPO 保護(hù)作用的潛在機(jī)制可能與HIF-1α 誘導(dǎo)miR-21 上調(diào)和下調(diào)HIF-1α 介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡有關(guān)［45］。JI YY 等在腸IR 前給予缺血預(yù)處理，測定腸組織中丙二醛（Malondialdehyde，MDA）、髓過氧化物酶（Myeloperoxidase，MPO）活性和腫瘤壞死因子-ɑ（Tumor necrosis factor-ɑ，TNF-ɑ）的含量相較于IR組均降低，且腸組織中細(xì)胞間黏附分子1（Intercellular adhesion molecule 1，ICAM-1）、血管細(xì)胞黏附分子1（Vascular cell adhesion molecule 1，VCAM-1）的表達(dá)、核因子-κB（Nuclear factor kappa B predominate，NF-κB）的活性及表達(dá)均降低，證實(shí)IPC 可通過降低ICAM-1、VCAM-1 的表達(dá)及TNF-α 誘導(dǎo)的NF-κB 信號(hào)通路活性，減輕中性粒細(xì)胞內(nèi)皮細(xì)胞黏附級(jí)聯(lián)反應(yīng)，從而減輕IR 誘導(dǎo)的腸損傷［46］。WEN SH 等探討了IPO 通過介導(dǎo)氧化防御和凋亡抑制實(shí)現(xiàn)對(duì)腸IR的保護(hù)效應(yīng)，但醛糖還原酶抑制劑可消除其保護(hù)效應(yīng)，認(rèn)為醛糖還原酶的激活似乎是實(shí)現(xiàn)IPO 的保護(hù)效應(yīng)的必需環(huán)節(jié)。此外還發(fā)現(xiàn)缺血后處理可通過抑制JAK/STAT 通路的激活及抑制氧化應(yīng)激、中性粒細(xì)胞聚集、腸黏膜凋亡和微循環(huán)障礙實(shí)現(xiàn)腸保護(hù)作用［47-48］。FENG對(duì)腸IR大鼠模型環(huán)狀RNA（circRNAs）進(jìn)行測定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)實(shí)施IPO 后共12 個(gè)circRNAs 及129 個(gè)mRNAs 上調(diào)、21 個(gè)circRNAs 和174 個(gè)mRNAs下調(diào)，并用qRT-PCR 方法成功地驗(yàn)證了隨機(jī)選擇的6 個(gè)circRNAs 和5 個(gè)mRNA 的表達(dá)水平，且通過對(duì)各組circRNA 表達(dá)變化方向的系統(tǒng)比較，鑒定出兩種circRNA（circRNA_012412 and circRNA_016863）可能與保護(hù)性細(xì)胞凋亡密切相關(guān)［49］?？傊?，缺血預(yù)/后處理減輕腸IR 損傷機(jī)制仍尚未十分明確，對(duì)其相關(guān)信號(hào)通路、micRNA 等分子調(diào)控機(jī)制進(jìn)行研究仍十分必要。

綜上所述，IPO、IPC 在緩解腸IR 損傷方面具有重要作用，可能通過抗氧化應(yīng)激、抗炎、抗凋亡等實(shí)現(xiàn)，但其確切機(jī)制尚未明確，未來有必要對(duì)其機(jī)制進(jìn)行進(jìn)一步探討。一方面為腸IR 損傷治療提供新的可供干預(yù)的靶點(diǎn)，另一方面為開發(fā)模擬IPO、IPC腸保護(hù)效應(yīng)的藥物提供分子基礎(chǔ)。