缺血后處理對(duì)缺血再灌注心臟保護(hù)的研究現(xiàn)狀及展望

1、缺血后處理對(duì)缺血再灌注心臟保護(hù)的研究現(xiàn)狀及展望    【關(guān)鍵詞】  缺血后處理；缺血/再灌注損傷；心臟保護(hù)       缺血性心血管疾病是嚴(yán)重危害人類健康的常見(jiàn)病，多年來(lái),醫(yī)學(xué)界一直在探索有效的保護(hù)缺血心肌的療法，溶栓、經(jīng)皮穿刺冠狀動(dòng)脈腔內(nèi)介入治療（PTCA）和冠狀動(dòng)脈旁路移植術(shù)（CABG）等再灌注療法通過(guò)恢復(fù)缺血心肌的血供挽救缺血心肌組織，是目前治療心肌缺血及心肌梗死的主要措施，但是再灌注療法受缺血組織血管再通時(shí)間的限制并存在缺血再灌注損傷等問(wèn)題。血運(yùn)重建應(yīng)用于臨床30多年來(lái)，針對(duì)如何進(jìn)行再灌

2、注期心臟保護(hù)進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)研究，取得了令人鼓舞的結(jié)果。1986年,Murry等1首次提出心肌在經(jīng)受了多次短暫的缺血再灌注后,能在隨后的長(zhǎng)時(shí)間缺血中延遲并減輕心肌損傷, 即缺血預(yù)處理(缺血預(yù)適應(yīng)；ischemic preconditioning ,IPC)，這一現(xiàn)象在活體動(dòng)物和離體細(xì)胞模型上都得到了證實(shí),且IPC具有普遍性,它存在于不同種屬的不同組織器官中。1999年我國(guó)學(xué)者高峰等2在研究成年大鼠心肌培養(yǎng)細(xì)胞的缺氧/復(fù)氧模型時(shí)發(fā)現(xiàn)，如果在長(zhǎng)時(shí)間復(fù)氧之前經(jīng)過(guò)3次短暫的復(fù)氧、缺氧處理會(huì)比直接長(zhǎng)時(shí)間的復(fù)氧/缺氧處理在細(xì)胞存活率和細(xì)胞凋亡方面均有明顯的改善，從而提出了缺氧后處理（hypoxic post

3、condition）的概念，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此發(fā)現(xiàn)非常重視，進(jìn)行了深入的研究。2003年，趙志清等3在對(duì)犬的缺血再灌注研究中發(fā)現(xiàn), 在心肌較長(zhǎng)時(shí)間缺血后、開(kāi)始再灌注前,對(duì)心臟進(jìn)行3個(gè)短周期再灌、停灌處理, 即30 s再灌- 30 s再阻斷, 總時(shí)程達(dá)3 min,可以縮小梗死面積、減輕細(xì)胞水腫,改善心功能,出現(xiàn)與IPC相似的心臟保護(hù)作用,他把這種現(xiàn)象稱之為缺血后處理（ischemic postconditioning，IP），并用實(shí)驗(yàn)證實(shí)IP與IPC對(duì)再灌注后心肌具有類似的保護(hù)效果，是機(jī)體另一種內(nèi)源性抗再灌注損傷的保護(hù)措施。本文就IPC作用機(jī)制和臨床應(yīng)用前景作一綜述。   

4、60; 1   IPC和IP比較     IPC與IP在心臟保護(hù)作用及其機(jī)制方面有許多相似之處。兩者共同的心臟保護(hù)相關(guān)的配體與受體信號(hào)機(jī)制包括腺苷、緩激肽、紅細(xì)胞生成素、阿片肽、腎上腺素和膽堿類等物質(zhì)，其細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑涉及細(xì)胞凋亡與存活相關(guān)的絲裂原活化蛋白激酶（MAPKs）和磷酸肌醇3激酶（PI3K）等系統(tǒng)，共有的細(xì)胞保護(hù)效應(yīng)包括抑制中性粒細(xì)胞活化和氧自由基產(chǎn)生、抑制心肌細(xì)胞鈣超載、減少缺血再灌注后心肌壞死和凋亡等。     IPC是迄今已知最強(qiáng)的缺血心肌保護(hù)方案。IPC的作用包括兩個(gè)時(shí)相，即IPC后即刻出現(xiàn)并持

5、續(xù)13 h的早期保護(hù)和IPC后1224 h再度出現(xiàn)并持續(xù)數(shù)小時(shí)的延遲保護(hù)作用；而IP不僅可限制3 h再灌注，亦可以限制24 h和72 h再灌注所致心肌梗死范圍，提示IP的保護(hù)作用不僅限于再灌注早期，可能存在于再灌注的全過(guò)程。     2  缺血后處理的心肌保護(hù)機(jī)制     2.1  磷酸肌醇3激酶（PI3K）蛋白激酶B（Akt）途徑  PI3K是細(xì)胞內(nèi)重要的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子，Akt是一種Ser/Thr蛋白激酶,是PI3K最主要的靶酶。在PI3K途徑中,當(dāng)上游信號(hào)刺激細(xì)胞膜表面時(shí),PI23、4P2 和PI3、4

6、、5P3可與Akt結(jié)合,導(dǎo)致Akt從細(xì)胞漿轉(zhuǎn)位到細(xì)胞膜,并促進(jìn)Akt的Ser473和Thr308 位點(diǎn)的磷酸化。Ser473或/和Thr308位點(diǎn)的磷酸化是Akt激活的必要條件,而Akt激活是其發(fā)揮促細(xì)胞生存功能的重要前提。激活的Akt對(duì)細(xì)胞周期、凋亡和血管新生等產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用。Tsang 等4研究報(bào)道IP通過(guò)誘導(dǎo)Akt的磷酸化而發(fā)揮作用。在Zhao等5給予通過(guò)永久冠狀動(dòng)脈結(jié)扎梗死后重塑的心肌和通過(guò)單腎結(jié)扎致高血壓性心臟病的雄性Wistar鼠實(shí)驗(yàn)中,IP組使心肌梗死范圍減小,心肌酶釋放減少等顯著的心臟保護(hù)作用。使用LY294002阻斷PI3K途徑缺血后處理的這些保護(hù)效果無(wú)論在健康心臟還是病理性心

7、臟都被抵消了,IP增加了重塑后心臟PKB/Akt下游靶產(chǎn)物eNOS、GSK3beta和p70S6K。此實(shí)驗(yàn)為IP介導(dǎo)的心臟保護(hù)主要通過(guò)激活PI3KPKB/Akt再灌注損傷補(bǔ)救酶途徑發(fā)揮作用提供了依據(jù)。     22  細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（ERK）途徑  ERK是絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)家族中的一員,MAPK酶屬于酪氨酸激酶系列,是信號(hào)從細(xì)胞外轉(zhuǎn)到細(xì)胞內(nèi)的傳遞者。Darling等6在兔離體心臟缺血后處理模型(30 min的冠脈閉塞后進(jìn)行四個(gè)循環(huán)的30 s缺血30 s再灌注)持續(xù)再灌注前25 min給予ERK1/2抑制劑PD98059后,IP

8、誘導(dǎo)的心肌梗死面積減少的作用被抑制,但在實(shí)驗(yàn)中給予PI3K抑制劑LY294002后處理誘導(dǎo)的保護(hù)作用依然存在,這與Zao等的結(jié)果不一致。Yang等7用PD98059或NOS抑制劑L2NAME也阻斷了心肌保護(hù)作用,提示ERK1/2和NOS都參與了后處理的心肌保護(hù)作用。     2.3  ATP敏感性鉀通道(KATP)途徑  心肌細(xì)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(xì)胞表面的肌膜KATP通道。線粒體KATP的開(kāi)放,引起K+的內(nèi)流,使線粒體膜發(fā)生了去極化, 降低了線粒體外Ca2+內(nèi)流的驅(qū)動(dòng)力,從而減

9、少了Ca2+超載所引起的損傷。肌膜KATP 開(kāi)放,可以縮短動(dòng)作電位的時(shí)間,也減少Ca2+內(nèi)流。研究發(fā)現(xiàn)IPC與KATP 活化機(jī)制存在密切相關(guān)性。Yang等7在兔在體心模型研究中,給IP組分別加入非選擇性KATP抑制劑格列本脲和選擇性線粒體KATP抑制劑5羥基葵酸鹽(5hydroxydecanoate,5HD),發(fā)現(xiàn)均能抵消缺血后處理減少心肌梗死面積的效應(yīng),證實(shí)缺血后處理與KATP通道的開(kāi)放有關(guān),KATP通道的開(kāi)放可能既發(fā)揮終末效應(yīng)器的作用,又是信號(hào)傳導(dǎo)的機(jī)制之一。但肌膜上的ATP敏感性鉀通道是否參與保護(hù)作用尚不清楚。     24  線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔道

10、（MPTP）途徑  MPTP是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的位于線粒體膜上的電壓門控通道，正常時(shí)僅短暫開(kāi)放,只允許分子量1.5 kD的小分子物質(zhì)通過(guò)，以致線粒體內(nèi)外可進(jìn)行離子交換和排出多余的Ca2+ 和各種代謝產(chǎn)物。在缺血期間MPTP處于關(guān)閉狀態(tài),在再灌注初始幾分鐘,由于氧自由基等毒性作用,使MPTP持續(xù)開(kāi)放,引起線粒體膜內(nèi)鈣離子超負(fù)荷、氧化應(yīng)激和ATP缺乏等, 是導(dǎo)致再灌注損傷和心肌細(xì)胞死亡(壞死和凋亡)的重要環(huán)節(jié)。     MPTP在再灌注初期的開(kāi)放是心肌損傷從可逆轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢赡娴年P(guān)鍵因素，其開(kāi)放的范圍決定再灌注損傷的程度。IP可抑制缺血心肌細(xì)胞的線粒體通透性轉(zhuǎn)移孔道的

11、過(guò)度開(kāi)放，可減輕心肌再灌注損傷。Argaud等8通過(guò)兔在體心模型研究報(bào)道,IP組誘導(dǎo)MPTP開(kāi)放所需的鈣離子量較對(duì)照組明顯下降,而和IPC組無(wú)明顯差別。IP能抑制心肌危險(xiǎn)區(qū)的MPTP開(kāi)放，減輕心肌損傷，且和IPC組效果相似，但I(xiàn)P抑制MPTP的開(kāi)放的具體機(jī)制尚不清楚，值得進(jìn)一步研究。     2.5  腺苷與腺苷受體途徑  腺苷的釋放和腺苷受體的激活也參與了IP的心肌保護(hù)作用,腺苷受體有A1、A2、A3三種亞型,屬于G蛋白耦聯(lián)受體,它們是許多跨膜信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白。腺苷通過(guò)這些受體激活胞漿面的G蛋白,G蛋白通過(guò)增加磷脂酶C(PLC)和磷脂酶D(PL

12、D)的活性,使二磷酸脂肌醇(PIP2)分解為三磷酸肌醇(IP3)和二?；视?DAG),DAG 能使蛋白激酶C（PKC）激活,預(yù)先激活了PKC的心臟或離體心肌細(xì)胞對(duì)后續(xù)的缺血再灌注損傷有明顯的抵抗。     Kin等9在離體大鼠心臟進(jìn)行20 min的全心缺血和30 min的再灌注,在再灌注前給予10 s的短暫缺血和再灌注36個(gè)循環(huán)進(jìn)行后處理,結(jié)果IP減小了心肌再灌注后的心肌梗死面積,并且在再灌注早期(5 min)和晚期(30 min)降低了心室舒張壓和收縮壓。在分別給予非選擇性腺苷受體阻斷劑8SPT、A2受體阻滯劑ZM41385和A3受體阻滯劑MRS1523后IP

13、的保護(hù)作用被抵消,但給予A1受體阻滯劑DPCPX后保護(hù)作用依然存在,說(shuō)明IP是通過(guò)延遲腺苷的清除并激活腺苷A2、A3受體發(fā)揮其抗心肌再灌注損傷作用。     3  缺血后處理與改良缺血后處理     3.1  漸處理  我國(guó)學(xué)者范謙等10對(duì)犬實(shí)施漸處理（逐漸恢復(fù)冠狀動(dòng)脈血流50% 2 min，80% 2 min，之后再灌注3 h）與IP進(jìn)行比較，得出缺血后處理和漸處理均促進(jìn)再灌注后心功能的恢復(fù)，降低再灌注后心律失常的發(fā)生，并降低再灌注后血清心肌酶活性，兩者差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。漸處理作為一種改良的后處理方式，

14、由于不附加額外的缺血，可能有更廣闊的臨床應(yīng)用前景。     3.2  遠(yuǎn)程缺血后處理  遠(yuǎn)程缺血后處理，指在冠脈再灌注前給予腎臟、肝臟、腸系膜動(dòng)脈及四肢等遠(yuǎn)離心臟的器官短暫的結(jié)扎造成缺血、復(fù)灌,心肌冠狀動(dòng)脈再灌注時(shí)能夠起到使心肌梗死面積減少、心肌酶峰值降低等心臟的保護(hù)作用。Kerendi等11在麻醉后的活體鼠模型中證實(shí),在冠狀動(dòng)脈再灌注前立刻閉塞腎動(dòng)脈5 min,此措施使梗死面積減少了50% , CK也顯著降低;Zhang等12在冠脈再灌注之前給予肢體單次5 min的股骨動(dòng)脈閉塞再灌注有著和缺血后適應(yīng)相似的強(qiáng)大的減少心肌梗死面積的作用。近來(lái)又有

15、研究利用止血帶致肢體缺血，進(jìn)行非創(chuàng)傷性雙下肢缺血后處理（NWIPTC），觀察其對(duì)大鼠心肌再灌注/損傷的影響13，結(jié)果提示，NWIPTC 組與缺血預(yù)適應(yīng)（IPC）組的心肌梗死組織重量百分比比較無(wú)顯著性差異，而與缺血再灌（I/R）組比較則顯著減小，表明NWIPTC 也具有減少大鼠心肌梗死面積的作用。     4  臨床展望     1986年提出的缺血預(yù)適應(yīng)（IPC）理論被證明是目前最強(qiáng)大的內(nèi)源性心肌保護(hù)機(jī)制，但由于心肌缺血和心肌梗死的不可預(yù)測(cè)性，其臨床應(yīng)用受到一定的限制；而缺血后處理(IP)與之不同，缺血再灌注時(shí)間的臨床可控性

16、,說(shuō)明IP可能具有更廣泛的臨床應(yīng)用范圍和實(shí)用價(jià)值。     2005 年,Staat等14在既往動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究理論基礎(chǔ)上,首次報(bào)道了在急性心肌梗死(AMI)患者施行介入治療時(shí)進(jìn)行缺血后處理的臨床研究結(jié)果。作者觀察了30 例因AMI 施行直接冠脈支架置入術(shù)的患者,隨機(jī)分為兩組, 對(duì)照組在置入支架后不予其他干預(yù)；后適應(yīng)組在支架置入再灌注的1 min內(nèi), 在支架上方血流處用經(jīng)皮腔內(nèi)冠脈成形術(shù)球囊反復(fù)低壓充氣(46 大氣壓)和放氣4 次(每次充氣或放氣均歷時(shí)1 min) 結(jié)果后處理組較對(duì)照組心肌酶峰值明顯降低 , ST段回落幅度增大,反常性運(yùn)動(dòng)區(qū)域減少；且在球囊反復(fù)充氣和放

17、氣時(shí),病人均能耐受,沒(méi)有發(fā)生并發(fā)癥(如冠狀動(dòng)脈夾層、支架損壞、急性冠脈再閉塞)。Staat等的研究結(jié)果首次向人們展示了缺血后處理理論可應(yīng)用于對(duì)心肌梗死患者的介入治療, 并能顯著地減輕缺血再灌注損傷和挽救瀕死心肌, 因而被VintenJobansen等稱為是里程碑式的研究15。后續(xù)的很多學(xué)者重復(fù)并驗(yàn)證了上述研究成果，Gross等16報(bào)道17例急性心肌梗死患者應(yīng)用了缺血后處理方案使損傷性ST段明顯改善。我國(guó)學(xué)者M(jìn)a等34報(bào)道94 例急性心肌梗死患者采用隨機(jī)對(duì)照研究, 發(fā)現(xiàn)MIP 組的冠脈血流速度、血管內(nèi)皮功能和左室室壁運(yùn)動(dòng)指數(shù)均較對(duì)照組明顯改善(P0.050.01) 。   &

18、#160; IP應(yīng)用于臨床還需要進(jìn)一步闡明其保護(hù)機(jī)制，針對(duì)關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行干預(yù)，確立IP有效的時(shí)間窗, 以及IP對(duì)心肌保護(hù)的近期遠(yuǎn)期效果的確認(rèn),對(duì)臨床不能溶栓和進(jìn)行心臟介入治療的患者,如何建立有效的藥物藥理后處理等問(wèn)題,都將為防治心肌缺血再灌注損傷開(kāi)辟新的探索領(lǐng)域。 【參考文獻(xiàn)】   Murry CE , Jennings RB , Reimer KA. Preconditioning with ischemia : a delay of lethal cell injury in ischemic myocardiumJ.Circulation ,1986 , 74 (5) : 112

19、41136. 2 高峰，Yan WL,Geng YL,et al.“缺氧后處理”對(duì)大鼠缺氧-復(fù)氧心室肌細(xì)胞的保護(hù)作用J.心功能雜志，1999,11（4）:241242. 3 Zhao ZQ , Corvera JS, HalkosME ,et al. Inhibition of myocardial injury by ischemic postconditioning during reperfusion : comparison with ischemic preconditioningJ.Am J Physiol Heart Circ Physiol,2003, 285: H579588

20、. 4 Tsang A , Hausenloy DJ , Mocanu MM ,et al.Postconditioning a form of “modified reperfusion” protects the myocardium by activating the phosphatidylinositol 3kinaseAkt pathwayJ.Circ Res ,2004 ,95(3) :230232. 5 Zhao JL, Yang YJ, You SJ,et al.Different effects of postconditioning on myocardial noref

21、low in the normal and hypercholesterolemic miniswinesJ.Microvasc Res, 2007, 73 (2) : 1371421. 6 Darling CE , Jiang R , Maynard M ,et al.Postconditioning via stuttering reperfusion limits myocardial infarct size in rabbit hearts : role of ERK1/ 2J.Am J Physiol Heart Circ Physiol ,2005,289 (4) :161816

22、26. 7 Yang XM , Proctor JB, CU IL ,et al.Multiple , brief coronary occlusions during early reperfusion protect rabbit hearts by targeting cell signaling pathways J.J Am Coll Cardiol,2004, 44 (5) : 11031110. 8 Argaud L, GateauRoesch O, Raisky O,et al.Postconditioning inhibits mitochondrial permeabili

23、ty transitionJ.Circulation, 2005,111(2):194197. 9 Kin H, Zatta AJ, Lofye MT,et al.Postconditioning reduces infarct size via adenosine receptor activation by endogenous adenosineJ.Cardiovasc Res, 2005 ,67 (1) :124133. 10 范謙, 楊新春, 王數(shù)巖, 等.“漸處理”降低了犬心肌缺血/再灌注損傷J.中華心血管病雜志, 2006,34（4）: 363366. 11 Kerendi F

24、, Kin H , Halkos ME ,et al.Remote postconditioning. Brief renal ischemia and reperfusion applied before coronary artery reperfusion reduces myocardial infarct size via endogenous activation of adenosine receptorsJ.Basic Res Cardiol, 2005,100 (5):404412. 12 Zhang XH, Li CM, Ma XJ,et al.Correlation of limb and myocardial ischemia postconditio