缺血后處理——心肌缺血再灌注損傷的另一種保護策略

丁福祥 阿佳宜 劉同庫 (北華大學附屬醫院心內科，吉林 吉林 132011)

缺血后處理是指在長時間缺血后，緩慢地再灌注開始時，通過反復短暫間斷的缺血/再灌注而誘導的心肌保護現象。這種干預在缺血后實施，與缺血預處理相比易于實施，其心肌再灌注損傷保護效果可與缺血預處理相媲美〔1〕。自二十世紀八十年代以來，隨著冠狀動脈內溶栓，經皮冠狀動脈成形術(PTCA)及冠狀動脈內支架術、冠狀動脈旁路術的廣泛應用，心肌再灌注損傷越來越受到心血管病醫生的重視。心肌再灌注損傷是指缺血后的心肌得到再灌注后給心肌帶來血液營養的同時，也會加重心肌的損傷，甚至引起心肌細胞的凋亡和壞死。Zhao等〔2〕在對犬的缺血再灌注研究中發現，缺血后處理對再灌注的心肌損傷具有保護作用。本文重點就近年來缺血后處理對心肌再灌注損傷的保護機制進行了詳細的歸納總結，并對其臨床應用價值進行了分析。

1 缺血后處理的心臟再灌注損傷保護機制

1.1 抑制再灌注心律失常 再灌注心律失常是閉塞的血管再通后，對心肌造成的心律失常，其中以室性心律失常最多見，也是缺血再灌注損傷死亡的重要原因，再灌注心律失常的發生與氧自由基和脂質過氧化反應過強有關。可能是突然的血管再通導致心肌電生理驟然改變，以致心肌傳導性與不應期發生短暫的不均一性有關。根據實驗研究〔3～6〕，缺血后處理可以抑制再灌注所致的持續快速心律失常的發生，且后處理可使離體心肌從心室顫動轉變為竇性心律。

1.2 缺血后處理的機械性保護作用 再灌注時血管內突然增加的再灌注壓力可引起垂直應力和切應力增加，通過物理過度牽張血管內皮而增加液體外滲，導致組織損傷與水腫。灌注壓的突然增加減少了內皮依賴的血管舒張，造成血管對收縮藥反應增強。缺血后處理可能改變再灌注時機械活動，再灌注早期調節血流動力學因素，從而減輕組織水腫與血管內皮損傷。

1.3 減少鈣超載和氧自由基假說 缺血再灌注損傷的主要機制之一是氧自由基和鈣超載〔5〕，缺血使心肌細胞內能量代謝障礙，心肌細胞內鈣的含量開始增高，大量鈣進入心肌細胞，并持續較長時間，而鈣的流出相對增加較少，表明鈣超載主要發生在再灌注期。鈣離子激活內皮細胞中黃嘌呤脫氫酶轉化為黃嘌呤氧化酶，促進氧自由基生成。大量Ca2+轉入線粒體同無機磷酸根結合形成鈣鹽在線粒體內沉積加重了線粒體功能障礙，線粒體通透性轉換孔(mPTP)開放，選擇性地由胞質向線粒體擴散，導致線粒體電位破壞和功能障礙，使能量代謝障礙，引起心肌細胞死亡〔6〕。

細胞內Ca2+增多引起肌原纖維攣縮、斷裂引發生物膜機械損傷，細胞骨架破壞，最終發生心肌細胞損傷、壞死、凋亡〔7〕。再灌注開始1 min即有大量氧類物質爆發式產生;在4～5 min即達到高峰，大量的氧自由基和超氧化負離子及其引起的脂質過氧化反應，是再灌注損傷發生的主要因素。缺血后處理可能抑制中性粒細胞聚集〔8〕，限制氧底物的傳遞，減少活性氧類物質的產生，抑制脂質過氧化反應，改善血管內皮功能，限制心肌梗死范圍和細胞凋亡。Hausenloy等〔9〕推測缺血后處理相當于有控制的緩慢的間歇復氧，可減少突然復氧導致的氧自由基的爆發產生，并刺激細胞內抗氧化酶和自由基清除劑生成，減少活性氧對脂質蛋白質、核酸等生物大分子的破壞，穩定生物膜而發揮保護效應。Kin等〔10〕對在體大鼠心臟經缺血后處理在再灌注開始后即減少活性氧產生，且在再灌注開始后1 min內開始缺血后處理其保護作用尤為有效，如果在再灌注10 min后進行處理的保護效果將大為減弱。

1.4 再灌注損傷補救激酶(RISK)途徑 磷酸肌醇3激酶(PI3K)-蛋白激酶B(Akt)途徑和細胞外信號調節激酶(ERK)途徑的激活共同組成了RISK途徑，在心肌再灌注損傷中有重要的保護作用。Tsang等〔1〕在鼠的離體心臟模型實驗中發現，在再灌注初期加入PI3K的抑制劑可以抵消缺血后處理的心肌保護作用。內皮一氧化氮合酶(eNos)和p70s6激酶(p70s6k)是PI3K-Akt途徑的下激靶點，它們的激活可能是缺血后處理發揮其心肌保護作用的機制之一。Yang等〔11〕證實缺血后處理中加入eNos阻滯劑，抵消缺血后處理減小心肌梗死面積的作用，從另一方面證實eNos是缺血后處理的保護機制之一。在缺血后處理組加入ERK抵制劑抵消了缺血后處理的心肌保護作用，證實ERK亦是缺血后處理心肌保護作用機制之一。另外，還觀察在再灌注組10 min之后還行缺血后處理，其心肌保護作用不再出現;增加后處理時的再灌注/缺血循環的次數，其保護作用并不增加。

因此在再灌注早期施行缺血后處理，可能出現兩種效應，其一是發揮逐漸再灌注的作用，可減少活性氧類物質的產生，減輕中性粒細胞聚集，以及抑制線粒體鈣超載。其二是上調了RISK的活性，激活 PI3K-Akt，ERK1/2及其下游靶點 eNos和p70s6k，從而抑制線粒體mPTP的開放，抑制心肌細胞凋亡及蛋白質后轉錄，最終保護缺血心肌。

1.5 鉀通道功能的狀態變化 心肌細胞中存在兩種KATP通道，一種是位于線粒體上的線粒體KATP通道，而另一種是位于心肌細胞表面的肌膜KATP通道。線粒體KATP的開放，引起K+內流，使線粒體膜發生了去極化，降低了線粒體外Ca2+內流的驅動力，從而減少了Ca2+超載所導致的損傷;肌膜KATP開放，縮短了動作電位時程，也減少了Ca2+內流。研究發現缺血后處理與KATP活化機制存在密切相關性。Yang等〔11〕報道在家兔心肌缺血/再灌注模型上發現KATP抑制劑可以抵消缺血后處理的心肌保護作用，Obal等〔12〕在麻醉劑后處理中也觀察到了同樣的現象，說明KATP的開放是缺血后處理的保護機制之一。

1.6 線粒體與缺血后處理 線粒體可以給予細胞供能、調節滲透壓、鈣平衡、pH值以及細胞內信號轉導，在缺血期間mPTP處于關閉狀態，再灌注時mPTP開放，其開放的范圍決定了再灌注損傷的程度，是心肌損傷從可逆變為不可逆的標志。故延遲或阻斷心肌危險區mPTP的開放，可減輕心肌再灌注的損傷。mPTP是位于線粒體內外膜之間的非特異性孔道，通過調節線粒體基質中的Ca2+、pH和電荷，維持線粒體內環境的穩定。mPTP開放后，膜間隙的細胞色素C、凋亡誘導因子被放入胞質，激活了線粒體凋亡途徑。Argaud等〔13〕在兔缺血模型中證實，缺血后處理可抑制缺血區心肌mPTP的開放，縮小心肌梗死面積，缺血后給予mPTP特異性阻斷劑具有和缺血后處理相似的結果，提示缺血后處理是通過抑制mPTP開放產生的心肌保護作用。

1.7 腺苷與缺血后處理 腺苷的釋放和腺苷受體的激活也參與了缺血后處理的心肌保護作用〔14〕。腺苷受體有A1、A2、A3三種亞型，屬于G蛋白耦聯受體，它們是許多跨膜信號的轉導蛋白。腺苷通過這些受體激活胞漿面的G蛋白，G蛋白通過增加磷脂酶C和磷脂酶D的活性，使二磷酸酯肌醇(PIP2)分解為三磷酸肌醇(IP3)和二酰基甘油(DAG)，DAG能使PKC激活，預先激活了PKC的心臟或離體心肌細胞對后續的缺血再灌注損傷有明顯的抵抗〔15〕。Kin等〔16〕在離體大鼠心臟進行20 min全心缺血和30 min再灌注，在再灌注前給予10 s的短暫缺血和再灌注3～6個循環進行后處理，結果后處理減少了再灌注后的心肌梗死面積。在分別給予受體阻滯劑后處理的保護作用被取消，證實了腺苷受體發揮抵抗心肌再灌注損傷作用。

1.8 抑制中性粒細胞的活化 中性粒細胞的激活、黏附，脫顆粒是心肌缺血再灌注損傷的重要環節之一。缺血心肌再灌注后，活化的中性粒細胞與血管內皮細胞上的黏附分子(P-選擇素)相互黏附，之后中性粒細胞通過釋放顆粒內的物質致血管功能障礙和組織損傷，進一步加重心肌再灌注損傷。Zhao等〔2〕通過實驗說明后處理的缺血冠脈內皮細胞與中性粒細胞的黏附能力、血漿髓過氧化物酶活性和血管內皮細胞P-選擇素的表達均明顯降低。說明缺血后處理抑制缺血再灌注心肌的中性粒細胞的激活、黏附、脫顆粒作用而減輕心肌的再灌注損傷。氧自由基在促進內皮細胞上黏附分子P-選擇素、ICAM-1表達的迅速上調，中性粒細胞的黏附、聚集中發揮重要作用。缺血后處理可能通過減少氧自由基的堆積間接抑制中性粒細胞的黏附、聚集、脫顆粒作用，而減輕心肌的再灌注損傷。

1.9 抑制心肌細胞凋亡與缺血后處理 再灌注早期引起的細胞凋亡是引起再灌注損傷的一個重要因素。缺血再灌注心肌中存在壞死和凋亡兩種細胞死亡形態。不可逆轉的心肌細胞凋亡主要發生在再灌注時期，這種不可逆轉的心肌細胞凋亡又可進一步擴大再灌注心肌的梗死面積〔17〕。因此抑制在再灌注時心肌細胞凋亡是拯救缺血心肌的主要途徑之一。李源等〔18〕使用末端脫氧核苷酸轉移酶介導的脫氧尿苷三磷酸缺口末端標記法檢測缺血心肌中的凋亡細胞，發現后處理能使再灌注心肌的細胞凋亡指數明顯下降，證實缺血后處理可能是通過激活RISK抑制心肌細胞凋亡而保護心肌。

2 缺血后處理與缺血預處理

缺血后處理的概念是相對于缺血預處理而提出的，預處理是在心肌缺血前應用，刺激心肌產生一些適當改變而增強心肌對缺血的耐受力，可在缺血前或缺血時發生，也可能在再灌注初期。后處理是在缺血后再灌注之前進行，時間上和預處理有本質的區別，刺激心肌產生心肌保護作用的時期只會在再灌注初期。比較二者的作用保護機制，有很多相似之處。缺血預處理與后處理有相同的G蛋白耦聯受體-腺苷受體參與;均經再灌注RISK途徑，關鍵酶是PI3K-Akt或ERK，作用靶點均是線粒體和細胞膜KATP通道。有學者從心肌酶、心梗面積、血流動力學方面，比較缺血預處理與缺血后處理對缺血再灌注損傷心肌的保護效應。認為兩者無顯著性差異〔1，11〕。Tsang 等〔1，2〕分別在大鼠和犬的試驗中證實兩者沒有疊加效應。Yang等〔11〕卻在實驗中觀察到二者聯合應用比單獨應用更能減少心肌梗死范圍，心肌保護作用更滿意。因此疊加效應目前不確定。

3 缺血后處理的時間選擇

3.1 再灌注開始即刻進行 Zhao等〔2〕阻斷了犬左前降支60 min后，再灌注開始即刻，對其進行30 s的無限制灌注和30 s的再缺血，交替3次，然后持續灌注3 h。結果發現后處理組再灌注心肌的梗死百分比(梗死心肌與缺血心肌之比)、血漿肌酸激酶(CK)濃度與對照組相比明顯降低，與缺血預處理(夾閉前進行5 min的缺血，10 min再灌注)相比無明顯差異。證實缺血后處理能減少缺血心肌的梗死面積，與預處理相當。Kin等〔10〕夾閉小鼠冠脈的左主干30 min后，開放即刻對左主干進行10 s的無限制灌注和10 s的再缺血，交替3次，之后持續灌注3 h。結果發現后處理組中再灌注心肌的梗死百分比、血漿CK濃度較未處理組明顯減少，但弱于預處理組。同時作者發現后處理的3次再缺血至6次并不能提高其保護效能，而將再灌注1 min后進行將失去心肌保護作用。說明缺血后處理的心肌保護效果與實施時間密切相關，并可能具有“封頂效應”。

3.2 再灌注短時間后進行 李源等〔18〕夾閉兔的冠脈左旋支(LCA)40 min后開放，2 min灌注后反復3次阻斷LCA 2 min，其間間隔3 min、7 min無限制再灌注，之后持續灌注2 h。經該方案處理的再灌注心肌的梗死面積較未處理組明顯減少，但與缺血預處理組無明顯差異。Petrishcher等〔4〕在體外造成鼠的局部缺血30 min后，再灌注15 min，將該期間發生持續室顫的心臟隨即分為后處理組(全心再缺血2 min，之后持續灌注)和未處理組。至實驗結束，后處理組全部心臟恢復了正常節律，而未處理組無一例恢復正常心律。因此缺血后處理可能具有抗心律失常和保護心臟舒張功能的作用。盡管后處理的方法及實施時間不盡相同，但都強調了在再灌注開始后反復進行缺血干預，而后處理的方法與實施時間可能影響心肌保護效果。

4 缺血后處理的臨床價值

急性心肌梗死后早期溶栓或介入治療是減少心肌梗死面積的最有效的方法，然而再灌注損傷不可避免，并且可產生致命性損傷。缺血預處理已被證明可減輕心肌再灌注損傷，但它需要在心肌缺血前處理，而臨床上無法預測急性心肌梗死的發生，這使預處理難以應用于臨床。后處理可以減少氧自由基帶來的損傷，可以顯著減少梗死面積，凋亡、慢性血管內皮損傷及再灌注心律失常〔19〕。有報道缺血后處理似乎有強大的抗心律失常、心律不齊的作用，甚至可使再灌注誘發的心室纖顫轉為正常節律〔4〕。后處理具有比預處理更可應用于臨床的優勢，它無需在再灌注前給予處理無需預測心梗的發生。操作簡便易行，可控性強。Staat等〔20〕把缺血后處理用于臨床。在急性心梗冠脈成形術中，通過球囊的充氣與放氣，實現1 min再灌注和1 min再缺血的后處理模式，使此組患者于再灌注72 h血漿CK含量顯著降低，ST段抬高發生率明顯降低，增加充血級別，保護心肌組織。

缺血后處理可在冠狀動脈血管成形術再灌注時實施，其再灌注心肌保護效應可與缺血預處理媲美，與缺血預處理比較，缺血后處理是一種很有前途的心肌保護方法，具有預處理無法比擬的優勢，具有可預知性和可控制性的特點，且其操作簡單方便、效果確切，具有更直接的臨床應用價值，后處理在再灌注前給予處理無需預測心梗的發生，處理的實施時間、方法、作用機制、可行性和有效性仍需臨床實踐進一步證實。

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