控制性再灌注在缺血再灌注損傷中的應用進展

冉秋林，劉志剛

中國醫(yī)學科學院北京協(xié)和醫(yī)學院泰達國際心血管病醫(yī)院心外科，天津 300457

在過去的幾十年里，手術和介入治療等血運重建技術被逐步改進，為心肌梗死和缺血性卒中等缺血性疾病的治療提供了各種選擇，但血運重建后的臨床結局仍然不令人滿意，缺血再灌注損傷（IRI）可能是主要原因。這種損傷發(fā)生于組織缺血后的再灌注過程中，導致一系列有害的炎癥反應和組織細胞凋亡壞死，降低再灌注治療的挽救作用。因此可減輕IRI的方法對于缺血性疾病的治療至關重要。控制性再灌注（CR）是指控制再灌注液的成分或再灌注條件，減輕或避免IRI。目前，CR的方法有缺氧后處理（HPostC）、控制性高氧再灌注、流量控制再灌注、壓力控制再灌注、控制性酸化再灌注和離子控制再灌注?，F(xiàn)就CR在IRI中的應用進展進行綜述。

1 HPostC

HPostC是將發(fā)生缺血缺氧損傷的組織器官暴露于亞致死性低氧條件下，誘導對缺血缺氧的適應性耐受。盡管大量的研究已經(jīng)確定了HPostC的觸發(fā)因素和介質，但HpostC誘導保護作用的確切機制仍然知之甚少。DENG等[1]結扎7日齡大鼠左側頸總動脈并將大鼠置于充滿8%氧和92%氮氣的常壓艙中缺氧2 h誘導缺氧缺血性腦損傷，隨后進行5 d的重復輕度缺氧處理。研究表明，大鼠缺氧誘導因子-1α（HIF-1α）表達升高，腦組織中尼氏染色陽性細胞增多，海馬CA1區(qū)神經(jīng)元凋亡顯著減少。REN等[2]將大腦中動脈閉塞（MCAO）小鼠放入裝有新鮮空氣的密閉瓶子中，當小鼠表現(xiàn)出缺氧癥狀時取出小鼠并置于空氣中恢復10 s，重復該過程4次。研究表明，HPostC提高了小鼠腦內葡萄糖和丙酮酸的水平以及三磷酸腺苷與二磷酸腺苷的比值（ATP/ADP），腦梗死面積縮小了45%。ZHAO等[3]將H9c2心肌細胞進行3 h缺氧和2 h復氧模擬缺血再灌注，隨后進行3個周期的5 min缺氧和5 min復氧模擬缺血后處理，研究表明，HPostC降低了乳酸脫氫酶和半胱氨酸蛋白3（caspase-3）的活性，上調了HIF-1α蛋白表達，顯著提高了H9c2細胞活力。

2 控制性高氧再灌注

ANGELOS等[4]在大鼠離體心臟經(jīng)歷20 min全心持續(xù)缺血后用不同氧濃度的Krebs-Henseleit緩沖液進行再灌注，使用電子順磁共振波譜法定量測定活性氧（ROS）的產(chǎn)生和組織氧分壓。研究表明，ROS的產(chǎn)生與再灌注期間心肌組織氧分壓以及左心室功能恢復成負相關，而且最大的ROS爆發(fā)與最低的組織氧分壓有關，這一研究證實了組織氧分壓在介導全心再灌注時ROS爆發(fā)中的關鍵作用。PEI等[5]對右側孤立腎大鼠模型的腎臟進行45 min缺血和24 h再灌注處理，隨后將大鼠置于常壓高氧（NBO）的密閉艙中7 d，每天吸入50%～55%高濃度氧2 h。研究表明，氧自由基的產(chǎn)生和細胞凋亡顯著減少，腎功能和組織病理損傷被顯著改善，組織中核因子E2相關因子2（Nrf2）和血紅素加氧酶1（HO-1）的表達水平顯著提高。LIU等[6]研究表明，在雄性大鼠大腦中動脈的2 h閉塞和24 h再灌注期間給予95%氧和5%二氧化碳，腦梗死體積減少了30%。此外NBO與再灌注前腹腔注射N-乙酰半胱氨酸（NAC）的聯(lián)合應用使腦梗死體積減少了59%。以上研究表明，控制性高氧具有改善組織缺氧、減少病理炎癥、減輕IRI的獨特優(yōu)勢。然而，PENG等[7]在解除體外循環(huán)（CPB）兔的心臟停搏和主動脈阻斷后對心臟進行常氧或高氧再灌注，結果表明，心臟高氧再灌注與較高的氧化應激、炎癥、細胞凋亡、心肌損傷有關，表明CPB和心肺復蘇后應避免高氧血癥，以最大限度地減少心功能不全。

3 流量控制再灌注

當組織細胞在發(fā)生嚴重缺血缺氧后仍然存活時，它們需要一段“熱身”期來重新開始代謝活動，而流量控制再灌注會導致代謝狀態(tài)的逐漸改變。大多數(shù)器官模型的研究證實了流量控制再灌注的保護作用，如肺、腎、骨骼肌和心肌等，但該方法的作用機制還有待進一步研究。ZHANG等[8]在急性心肌梗死大鼠模型中的研究表明，逐漸增加再灌注組大鼠比逐漸減少再灌注組和等再灌注組大鼠的細胞凋亡和血清標志物釋放顯著減少，腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、caspase-8和細胞色素C（Cyt C）的表達水平降低，左心室功能顯著改善。XU等[9]研究表明，阻斷大鼠大腦中動脈30 min和60 min后，通過緩慢拔出大腦中動脈閉塞絲實現(xiàn)的漸進式血流恢復（GFR）比快速血流恢復（RFR）更能有效地減輕IRI，然而閉塞15 min的大鼠的損傷差異并不明顯，提示GFR可能特別適用于治療處于再通治療窗口后期的急性顱內大動脈閉塞患者。ZHANG等[10]研究表明，將尼龍單絲插入頸內動脈并輕輕向前移動18 mm以阻斷右側大腦中動脈的血流60 min，隨后緩慢拉出閉塞細絲實現(xiàn)GFR干預，與RFR干預相比，GFR干預抑制了MCAO大鼠的轉錄抑制因子-1沉默轉錄因子（REST）表達，改善神經(jīng)功能缺損評分，減輕再灌注時的腦水腫和梗死體積，提高MCAO大鼠的總生存率。

4 壓力控制再灌注

血壓和缺血再灌注治療的預后之間存在U型關系，血壓不足和過高都不利于缺血再灌注后器官功能的恢復，但目前最佳的再灌注血壓目標尚不清楚。KAWASAKI等[11]對315例接受活體供腎移植的患者進行的回顧性分析表明，再灌注后高于140 mmHg的收縮壓與更大的尿量有關，對移植物的長期存活有益。JILLELLA等[12]對140例接受靜脈溶栓或機械取栓治療的缺血性腦卒中患者的24 h內再灌注血壓進行了單中心回顧性研究，研究表明，在再灌注治療后的24 h內，較高的收縮壓峰值和血壓變異性與不良出院結果和住院病死率增加有關，表明缺血組織可能特別容易受到較高血壓及血壓波動的影響。HONG等[13]對306例有大血管閉塞/狹窄的急性缺血性卒中（AIS）患者的多變量分析表明，較高的基線血壓與側支循環(huán)增加、梗死增長減少以及較好的臨床結局相關。CHOI等[14]對1 540例AIS患者接受再灌注治療后24～72 h內的平均血壓與臨床轉歸關系進行多變量分析，研究表明，再灌注時低于130/80 mmHg的平均血壓與AIS發(fā)生3個月后的良好預后顯著相關，出現(xiàn)癥狀性顱內出血和早期神經(jīng)功能惡化的風險較低。ANSDANI等[15]在一項包括1 361例通過機械取栓成功再灌注的AIS和大血管閉塞患者的多中心回顧性研究表明，收縮壓降低僅與腦梗死溶栓治療后完全再灌注患者不良結局的降低有關，而與不完全再灌注患者的不良結局無關。此外，目前可用于指導不完全再灌注患者治療的血壓數(shù)據(jù)較少，還需要進一步的臨床研究。

5 控制性酸化再灌注

再灌注后處于激活狀態(tài)的內皮細胞NO產(chǎn)生減少，ROS產(chǎn)生增多。亞硝酸鹽作為NO的一種儲存形式，在酸性及缺氧條件下優(yōu)先釋放NO，在血管擴張和限制IRI等方面起著重要作用[16]。此外，目前心肺復蘇后的氧氣和二氧化碳管理數(shù)據(jù)表明，高氧和低碳酸血癥可能是有害的，輕度高碳酸血癥可能增加幸存者出院回家的可能性[17]。KOYAMA等[18]在ST段抬高型心肌梗死（STEMI）患者進行支架植入術前，控制每次短暫再灌注的持續(xù)時間從10 s到60 s逐步增加，每個短暫缺血期持續(xù)60 s，并在每次短暫再灌注結束時直接向冠狀動脈注射乳酸林格液（LR）20～30 mL，使缺血心肌組織在組織氧合和最小乳酸清除的情況下實現(xiàn)受控再灌注。研究表明，STEMI患者在住院期間及術后6個月內心臟功能的恢復顯著改善。LIN等[19]從糖尿病大鼠股動脈抽血使其平均動脈壓降至40 mmHg以誘導失血性休克，1 h后使用LR進行再灌注，蛋白質印跡顯示細胞凋亡標記物Cyt C、caspase-9和caspase-3顯著降低，生存標記物pPI3K和pAKT顯著升高。SALAMEH等[20]對兔Langendorff灌流心臟模型進行90 min的酸中毒和缺氧處理或單獨進行酸中毒處理，在隨后的再灌注期間，缺氧/酸中毒心臟的左心室壓、血壓心率乘積和最大收縮速度比單獨缺氧心臟恢復更快，在再灌注5 min后達到基線水平。此外，酸中毒單獨或合并缺氧處理還會提高心臟組織ATP水平，表明酸中毒可以減輕或消除缺氧的部分有害影響。

6 離子控制再灌注

ONIKI等[21]研究發(fā)現(xiàn)，與暴露在正常鈉介質中的大鼠心肌細胞相比，暴露在低鈉介質的心肌細胞ROS產(chǎn)生和細胞內Ca2+水平顯著增加，再灌注治療后心肌梗死面積增大。KING等[22]使用含145 mmol/L或155 mmol/L Na+的Langendorff灌注液對離體大鼠心臟進行灌注。研究表明，155 mmol/L Na+灌注液可降低非缺血再灌注心臟的左室發(fā)展壓（LVDP）幅值，加速缺血攣縮的發(fā)生，并且可在缺血再灌注降低心臟LVDP基礎上進一步抑制心臟機械功能。ALMAWLA等[23]研究表明，嘌呤霉素預處理可降低小鼠缺氧心肌細胞線粒體內Ca2+含量，減緩線粒體通透性轉換孔開放和胞漿Ca2+升高速率，減少再灌注后的心肌梗死面積。JIANG等[24]建立氧糖剝奪/再灌注（OGD/R）損傷的H9c2心肌細胞模型和缺血再灌注損傷的離體大鼠心臟模型，并運用Ca2+/鈣調蛋白依賴性蛋白激酶Ⅱ（CaMKⅡ）特異性抑制劑KN93對田薊苷作用靶點和機制進行探索驗證。研究表明，田薊苷能抑制CaMKⅡ介導的線粒體凋亡和c-jun氨基末端激酶/NF-κB相關的炎癥反應，促進OGD/R所致心肌細胞損傷的恢復和缺血再灌注損傷心臟心功能的維持。以上研究表明，Ca2+在心肌細胞IRI發(fā)生中起著關鍵作用，因此與Ca2+相關的分子信號通路是治療IRI的潛在重要靶點。

綜上所述，實驗室和臨床上進行的各種CR研究已被證明可減輕IRI，在未來具有廣闊的臨床應用價值。然而，目前大多數(shù)研究僅在細胞及動物實驗模型中進行，而且沒有考慮到年齡、性別、合并癥以及藥物治療等干擾因素，不能完全反映臨床實際情況，最終降低動物實驗研究成果成功應用到臨床的可能性，因此進一步優(yōu)化細胞及動物實驗模型是有必要的。此外，CR減輕IRI的相關分子機制值得進一步研究，有助于發(fā)現(xiàn)新的有效治療靶點和治療策略。