遠隔缺血后適應在缺血性血管病的研究進展

張元杰 曲輔政

1濱州醫學院臨床醫學院 256600；2濱州醫學院煙臺附屬醫院心內科 264000

隨著人民生活水平的提高及年齡的增長，缺血性血管病如心肌梗死、腦梗死等疾病逐漸成為老年人常見病之一，成為老年人高致殘率和高病死率的主要原因，同時也對家庭和社會造成沉重的負擔。缺血性血管病由于組織血液灌注減少以致出現組織細胞嚴重損傷，相關研究證實遠隔缺血后適應（remote ischemic postconditioning，RIPostC）明顯減輕再灌注損傷，不僅能夠在心臟［1］、腦［2］、腎［3］等重要器官起到重要的保護作用，而且能夠改善缺血性血管病患者的臨床預后，使患者受益。本文對RIPostC 在缺血性血管病的作用機制及相關研究進展作一簡要綜述。

1 RIPostC的提出

Reimer 等［4］的一項實驗研究表明多次短暫的缺血發作在隨后的缺血適應中減緩ATP 耗竭的速度。相關研究證明間歇性再灌注可預防心肌缺血損傷的累計性效應［5-6］。在間歇性缺血和再灌注分別對缺血損傷的有益影響的實驗基礎上，1986 年Murry 等［7］首次實施了心肌缺血預適應（ischemic preconditioning，IPreC）一項動物實驗，即實驗組在犬心臟左前降支血管缺血前1 h，給予心臟回旋支血管4 個反復、間斷性、可逆性的5 min閉塞和再通，結果顯示實驗組心肌梗死面積較對照組顯著減少，心肌再灌注損傷減輕。多項研究也證實IPreC 的保護作用［8-9］。缺血預適應主要依賴于缺血事件前的干預，然而心肌缺血的不可預見性，因此限制它的臨床應用。2003 年Zhao 等［10］首次利用犬心肌梗死模型進行一項缺血后適應實驗，即實驗組在犬冠狀動脈開通主干血管再灌注早期給予周期為30 s 的重復短暫閉塞和再灌注，對照組無須處理，結果發現缺血后適應可以起到減少心肌梗死面積的心肌保護作用。從而推進了一項改良技術即缺血后適應（ischemic postconditiongning，IpostC）的出現，即在缺血器官罪犯血管開通再灌注前，給予缺血器官重復短暫的可逆性缺血再灌注，從而保護缺血器官免受缺血再灌注損傷。盡管缺血后處理具有強大的減輕缺血再灌注損傷作用，但其臨床應用受限于它對缺血器官進行額外缺血的風險。Kerendi 等［11］（2005 年）發現通過對小鼠腎動脈進行反復短暫的缺血再灌注操作，小鼠心肌梗死面積顯著減輕，從而提出RIPostC 這一概念，RIPostC 通過對遠隔器官（例如上肢）施以短暫的、可逆性的缺血缺氧刺激后，使除缺血上肢以外的其他重要器官（如心臟、大腦、肝臟、腎）等對隨后發生的嚴重或致命性的缺血缺氧產生保護作用，RIPostC 是缺血性血管疾病研究的熱點話題，可作為一種較為安全的內源性物理療法，在心腦血管疾病的治療中起到難以替代的作用。

2 RIPostC減輕缺血再灌注損傷的可能作用機制

在缺血性血管疾病中，RIPostC 可作為一種較為安全的內源性保護措施，目前成為減輕或防治缺血再灌注損傷的重要課題。目前RIPostC 保護作用的機制尚未徹底闡明，多項動物實驗研究及臨床研究證明，缺血預適應、缺血后適應、遠隔缺血后適應都對心臟、腦缺血-再灌注損傷均有保護作用，目前認為抑制中性粒細胞的浸潤、抑制脂質過氧化、抗凋亡等作用是遠隔缺血后適應減輕或防止缺血再灌注損傷的重要作用機制，RIPostC 保護機制可能與許多細胞分子機制有關，其機制十分復雜，現從以下方面進行闡述。

2.1 減少氧自由基的生成 有研究表明，在早期再灌注過程中大量活性氧物質的產生有助于繼發于缺血和再灌注的組織損傷［12］。氧自由基在再灌注開始后的第1 min以內爆發，在再灌注開始后的4～7 min 可達到高峰，在再灌注后期仍然可以檢測到自由基生成的增加。Sun等［13］證明缺氧后適應預防心肌細胞損傷與減少氧自由基的生成有關。Kin等［14］報道，在冠狀動脈再灌注開始前立即給予股動脈5 min的缺血和再灌注時，發現遠隔后處理與較低水平的丙二醛反應產物相關，這一結果表明，遠程后處理減輕了心肌危險區域的脂質過氧化，是遠程后適應提供心臟保護的重要組成部分。遠程后適應可能限制了基質的傳遞，從而直接減少了心肌再灌注早期氧化自由基的生成。由此認為遠隔后適應產生的心臟保護作用可能是通過抑制氧化劑生成和氧化劑介導的損傷來介導的。

2.2 抑制中性粒細胞的浸潤 眾所周知，中性粒細胞的浸潤在心肌缺血再灌注損傷的發病機制中起著至關重要的作用［15］。組織缺血再灌注損傷引起中性粒細胞浸潤增加的機制尚不十分清楚，可能與細胞黏附分子生成增加、趨化因子及細胞因子生成增多有關。2006年Li等［16］在兔冠狀動脈缺血再灌注模型進行研究，利用髓過氧化物酶（一種處于危險區域的中性粒細胞標記酶）的活性評估中性粒細胞浸潤情況，結果表明，RIPostC 可使該危險區域的髓過氧化物酶活性降低50%以上。RIPostC 抑制中性粒細胞的浸潤可能是促炎細胞因子產生減少的結果。2013年，Zhang等［17］在大鼠冠狀動脈閉塞和再灌注模型中，給予雙后肢單個I/R 操作誘發遠程后適應，結果表明，RIPostC 可降低血清促炎細胞因子（TNF-α、IL-1、IL-6）水平。這些數據提示抑制中性粒細胞的侵襲可能與RIPostC 的心臟保護作用直接相關。降低促炎細胞因子和趨化因子水平可抑制中性粒細胞向再灌注區浸潤。

2.3 抗細胞凋亡 細胞凋亡是指機體細胞在發育過程或某些因素如缺血、缺氧、再灌注損傷等因素中通過調動內在機制而發生的細胞主動死亡過程。缺血再灌注期間凋亡細胞主要聚集在壞死細胞周圍區域，因此細胞凋亡可能在缺血再灌注所致細胞梗死面積增大起到一定的作用。2011 年，Tang 等［18］利用TUNEIL 陽性細胞數目評估RIPostC在心肌缺血再灌注損傷抗細胞凋亡的作用，研究發現，與對照組（僅給予缺血再灌注）相比，RIPostC（在冠狀動脈灌注后給予左肺動脈閉塞5 min 和5 min 再灌注）組使tunel 陽性細胞數量減少50%，因此RIPostC 能有效防止心肌細胞的再灌注凋亡。2012 年任慧敏等［19］利用兔缺血再灌注模型，發表了一項研究結果，用tunel 陽性細胞數量評估細胞凋亡，凋亡指數以凋亡細胞占心肌細胞總數的百分比計算，對照組（I/R）中，凋亡指數為36%，在RIPostC 組中這個指標為22%。此外，研究者還測定了促凋亡蛋白Bax（Bcl-2 相關的x 蛋白）和抗凋亡蛋白Bcl-2（b 細胞淋巴瘤蛋白-2）的表達。缺血-再灌注導致心肌組織中這些蛋白的數量增加。遠端后適應可降低Bax/Bcl-2 比值，從而降低凋亡強度。此外，作者還發現RIPostC 會降低影響細胞凋亡強度關鍵酶—caspase-3 的活性。Yu 等［20］利用測量編碼Bcl-2 和Bax 蛋白的mRNA 水平進行評估，結果表明，心肌梗死小鼠RIPostC組可使Bcl-2/Bax 比值升高，同時caspase-3 活性降低。這些數據證明遠端后適應通過降低caspase-3 的活性，提高Bcl-2蛋白的表達，降低Bax蛋白的表達，從而抑制心肌細胞的再灌注凋亡。

2.4 增強細胞自噬 自噬參與細胞內受損或衰老細胞器清除的過程，從而實現細胞本身的代謝需要和某些細胞器的更新。自噬的過程包括自噬誘導、自噬體的形成、自噬體與溶酶體的融合以及自噬溶酶體的降解。缺血再灌注過程中自噬的激活增強了beclin-1的表達，beclin-1是一種被認為是自噬最重要的觸發因素之一［21-22］。Han 等［23］采用大鼠心肌再灌注損傷模型，將大鼠冠狀動脈閉塞30 min 導致心肌梗死后，給予再灌注（1 h、2 h、3 h），在冠狀動脈血流恢復后立即給予3個循環的左后肢RIPostC，每個循環為5 min缺血和5 min 再灌注，結果發現RIPostC 減少心肌梗死面積，增強Beclin-1 的表達，改變與自噬有關的其他蛋白質（sequestoome-1，LC3-I I，微管相關蛋白輕鏈3的LC3-I）的產生，首次證實自噬在遠隔缺血后適應的作用［23］。向腹腔內注射自噬抑制劑3-甲基腺嘌呤完全消除RIPostC 對心臟保護作用的影響［23］。2017 年Hao 等［24］發現RIPostC 通過激活nNOS/AMPK/mTOR 途徑促進細胞自噬，從而減輕缺血再灌注損傷，減少心肌梗死面積，同時給予自噬抑制劑可完全消除遠隔缺血后適應的心肌保護作用。

2.5 釋放體液因子及激活細胞內信號傳遞通路RIPostC 釋放一些體液因子如腺苷刺激機體的神經末梢且活化細胞內膜的受體，激活機體一系列細胞內信號傳遞通路，產生減輕缺血再灌注損傷的作用。有研究證明腺苷受體的拮抗劑能消除RIPostC 對心臟的保護作用，提示內源性腺苷的釋放增加及細胞內信號傳遞通路的激活，眾所周知，蛋白激酶C 參與細胞信號傳遞，相關研究證明蛋白激酶C阻滯劑白菜曲紅堿完全消除了RIPostC 的減少梗死面積作用，蛋白激酶C 參與了手術創傷所致RIPostC 的保護小鼠心臟免受缺血再灌注損傷作用［25］。

3 RIPostC在缺血性心血管病中的相關臨床研究

Crimi 等［26］在急性ST 段抬高型前壁心肌梗死患者中觀察RIPostC 對心肌缺血再灌注損傷的影響，本試驗隨機分為RIPostC 組和對照組，RIPostC 組患者于PCI 術后對下肢進行3 個周期缺血（5 min）/再灌注（5 min），每1 周期利用袖帶對下肢動脈加壓至200 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）持續5 min造成下肢動脈缺血，然后釋放袖帶減壓至0 mmHg 行再灌注；對照組未給予處理，觀察心肌肌酸激酶水平、心肌梗死面積、ST 段回落率、心肌水腫體積情況，結果發現，RIPostC可降低肌酸激酶水平、減少心肌梗死面積、ST 段回落更快，因此認為下肢RIPostC 可減少心肌梗死面積，并與心肌再灌注損傷標志物（T2W 水腫體積）和微血管再灌注（STR）的改善相關。在2019 年的一項前瞻性隨機研究中，Stiermaier等［27］將696 例接受直接PCI 術（PPCI）的急性ST 段抬高型心肌梗死患者隨機分為PPCI 組、PPCI+RIC+RIPostC 組、PPCI+RIPostC 組，對主要心臟不良反應MACE（包括心臟死亡、再梗死、新發充血性心力衰竭事件）進行評估，結果顯示，PPCI+RIC+RIPostC 組的MACE 發生率為10.2%，PPCI 組為16.9%（比值比為0.56；95%CI為0.32～0.97；P=0.04）。PPCI+RIC+RIPost 組新發充血性心力衰竭的發生率顯著降低（2.7% 比7.8%；比值比0.32；95%CI為0.13～0.84；P=0.02），從而導致差異。與之相反，與PPCI 組相比，PPCI+RIPostC 組并沒有降低MACE（14.1%比16.9%；比值比為0.81；95%CI為0.48～1.35；P=0.41），并且新發充血性心力衰竭的降低比較差異無統計學意義（3.5%比7.8%；比值比為0.43；95%CI為0.18～1.03；P=0.05），提示與PPCI 聯合單純的RIPostC 相比，PCI 聯合院內RIC 和院外RIPostC 顯著降低新發充血性心力衰竭的發生率，從而改善心肌梗死患者的臨床預后。上述研究證明，RIPostC 與減少心肌梗死面積、改善ST 段回落率密切相關，然而不能夠改善急性冠脈綜合征疾病的長期預后，院內RIPostC 與院外RIPostC 的聯合對于直接行PCI 術的急性冠狀動脈綜合征患者，可起到更強的心肌保護作用以及有利于患者的長期預后結果。

4 RIPostC在缺血性腦血管病中的相關臨床研究

Wei等［28］探討了雙側手臂遠端缺血后處理對癥狀性顱內動脈粥樣硬化性狹窄（sICAS）患者神經功能和側支循環的康復作用，納入了100例sICAS患者隨機分為干預組和對照組，干預組對雙上肢進行5個周期缺血（3 min）/再灌注（5 min），每1周期利用袖帶對雙上肢加壓至180 mmHg持續3 min造成雙上肢動脈缺血，然后釋放袖帶減壓至0 mmHg持續5 min行再灌注，持續共6 個月，結果發現，干預組患者日常生活評分、血清VEGF、bFGF 水平均明顯升高（均P＜0.05），由此說明反復的雙上肢RIPostC 對sICAS急性期的血管生成促進和神經保護有一定的腦保護作用。2018 年王心穎等［29］納入200例缺血性腦卒中患者，隨機分為基礎藥物治療組和基礎藥物治療+RIPostC 組，試驗組對雙上肢進行5 個周期缺血（5 min）/再灌注（5 min），每1 周期利用袖帶對雙上肢加壓至200 mmHg 持續5 min，然后釋放袖帶減壓至0 mmHg 持續5 min 行再灌注，以達到遠隔肢體缺血及復流循環的效果，持續處理12 個月，結果發現治療12 個月后試驗組NIHSS評分低于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05）；以及治療12 個月后試驗組偏利現象發生率高于對照組，差異有統計學意義。

5 小結

RIPostC 由于易操作、安全性高，具有廣泛的臨床應用前景。RIPostC 根據作用時間分為快速RIPostC 和延遲RIPostC，有相關研究證明兩種方式分別具有同樣的減輕缺血再灌注損傷作用，但與快速RIPostC 相比，延遲RIPostC 受到的關注較少。這兩種方式聯合應用可能是減輕缺血再灌注損傷的一種較好的方法，具有很大的臨床應用潛力，但仍需進一步研究。