缺血后适应对减少心肌缺血再灌注损伤的研究进展

穆帅楠，刘炳辰

(哈尔滨医科大学附属第四医院心血管内科，哈尔滨 150001)

自2002年至今，急性心肌梗死的病死率总体呈上升的趋势，其中急性ST段抬高型心肌梗死(ST-segment elevation myocardial infarction,STEMI)的发病率及病死率上升明显。因STEMI的临床症状重，病死率高，预后差，给患者及其家庭造成巨大的经济负担[1]。及时的心肌再灌注治疗是减少心肌梗死面积，提高生存率及改善预后的最佳治疗策略，包括直接经皮冠状动脉介入治疗(percutaneous transluminal coronary intervention,PCI)和溶栓治疗。PCI在疗效、远期生存率、并发症及预后方面均优于溶栓治疗。再灌注治疗也会引起额外的心肌损伤，如再灌注性心律失常、心肌顿抑、无复流及微循环障碍，最终导致心肌梗死面积扩大，心室扩张，心室壁变薄以及心脏收缩和舒张功能障碍[2-3]。研究表明，再灌注损伤可影响高达50%的心肌梗死面积[4]。1986 年Murry等[5]提出，持续心肌缺血前给予短暂缺血及再灌注治疗，可以减少心肌梗死面积，但因其发生在心脏缺血事件之前，难以做到预见性，故限制了其在临床的应用。2003年，Zhao等[6]提出缺血后适应(ischemic post-conditioning，IPostC)的概念，其是指在心肌持续缺血后，再灌注治疗之后，给予重复短暂的缺血及再灌注循环治疗。研究证实，IPostC可以减少心肌梗死犬的心肌梗死面积[7]，随后一系列临床研究证实IPostC具有降低再灌注损伤的作用，由于具有可操作性、风险较小且获益大，因此具有广阔的应用前景。现就IPostC的概念、作用机制及临床治疗方式等进行综述。

1 IPostC的概念

研究证明，在犬的心肌梗死模型中，开通闭塞的冠状动脉后，应用气囊充气闭塞冠状动脉30 s，放气30 s，重复3次，不仅不会加重心肌损伤，还会减少梗死面积，说明IPostC具有心脏保护作用[7]。因作用在病变血管，称为原位IPostC。Kerendi等[8]在鼠的心肌梗死模型中，在冠状动脉再灌注开始之后，将肾动脉结扎5 min，释放5 min，重复3次，与对照组相比，心肌梗死面积减少了近50%，提示远隔血管的后适应也具有心脏保护作用，故提出远隔IPostC的概念。有研究证实，部分药物也能减少再灌注损伤[9]。

综上，IPostC是指在冠状动脉发生完全闭塞，再灌注治疗后，通过病变血管、远隔血管床或药物的方式，进行短暂的缺血再灌注治疗，从而降低再灌注损伤。根据作用方式，可分为原位IPostC、远隔IPostC及药物IPostC。

2 IPostC降低再灌注损伤的作用机制

2.1IPostC通过抑制活性氧类(reactive oxygen species,ROS)降低再灌注损伤 ROS是细胞正常新陈代谢中产生的单电子还原产物。ROS作为重要的信号分子参与多种生理活动，如免疫反应、肌肉收缩以及运动适应等,内源性抗氧化剂包括过氧化氢酶、超氧化物歧化酶等，谷胱甘肽和谷胱甘肽过氧化物酶是重要的ROS清除剂，其负责将ROS控制在正常水平，维持细胞的正常功能[10]。研究表明，再灌注治疗后，内源性抗氧化剂产生减少，细胞氧化应激反应增强，进而产生过量的ROS，过量的ROS可在黄嘌呤氧化酶的催化下产生一系列有毒物质；ROS水平升高也可导致蛋白质和脂质过氧化，从而引起细胞死亡，导致再灌注损伤[11]。此外，过量ROS可引起线粒体ATP敏感性K+通道功能障碍，导致线粒体膜通透性转换孔(mitochondrial permeability transition pore，mPTP)过度开放，细胞内Ca2+超载，线粒体肿胀，细胞坏死[12]。再灌注期间产生的过量的ROS引发强烈的促炎反应，导致进一步的肌肉损伤，炎症期间中性粒细胞通过非吞噬细胞氧化酶产生额外的ROS，并导致脂质过氧化，再灌注期间pH值的快速变化也会产生过量的ROS[13]。研究表明，IPostC除了可以减弱氧化应激外，还可通过线粒体ATP敏感性K+通道的开放减少ROS的产生[14]。蛋白激酶C是IPostC中重要的信号分子，其主要作用是保护线粒体[15]。IPostC通过激活蛋白激酶C抑制mPTP的开放，并阻止线粒体基质收缩，稳定线粒体膜以避免细胞死亡[12]。IPostC还能抑制过量ROS引起的炎症反应[16]。Hausenloy等[17]研究表明，细胞自分泌物质如腺苷、阿片类等也可通过激酶途径抑制mPTP，减少再灌注损伤，线粒体ATP敏感性K+通道抑制剂可使IPostC的保护无效，提示IPostC是通过以上途径降低心肌缺血再灌注损伤的。

2.2IPostC通过增强自噬降低再灌注损伤 自噬是溶酶体吞噬并降解细胞内受损的或衰老的细胞器的再循环过程，借此实现细胞本身的代谢需要和某些细胞器的更新，维持细胞正常的新陈代谢[18]。IPostC可通过增强自噬降低再灌注损伤。Hao等[19]的研究表明，IPostC通过激活神经型一氧化氮合酶(neuronal nitric oxide synthase，nNOS)/AMP活化的蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapa-mycin，mTOR)途径促进自噬，降低再灌注损伤，提高心肌存活率，减少心肌梗死面积，促进心肌结构正常化，稳定线粒体膜。而给予IPostC和自噬抑制剂后，IPostC保护心肌的作用消失，并出现了心肌细胞核溶解，细胞坏死。以上研究提示，IPostC是通过促进自噬保护心肌细胞的。

2.3IPostC通过再灌注损伤补救激酶(reperfusion injury salvage kinase,RISK)途径降低再灌注损伤 RISK是一些促细胞存活的激酶的总称，包括胞外信号调节激酶途径、磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B途径。研究证实，在再灌注期间激活RISK可提供强大的心肌保护作用[16]。IPostC可通过激活受体酪氨酸激酶，使磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B磷酸化，从而对缺血再灌注损伤起保护作用。Wang等[20]利用小鼠离体心脏行IPostC发现，IPostC可减少心肌梗死面积，应用RISK途径抑制剂后，心脏保护作用明显减弱，提示IPostC可通过RISK途径降低心肌再灌注损伤。

2.4IPostC通过抑制Ca2+超载降低再灌注损伤 Ca2+是细胞内重要的离子，对维持机体内环境平衡，细胞增殖、分化、凋亡都具有重要作用。当各种因素导致细胞结构和功能受损时，过量的Ca2+内流到心肌细胞，称之为钙超载，钙超载会影响线粒体的氧化磷酸化，破坏心肌细胞的结构，激活半胱氨酸酶和线粒体凋亡系统，引起细胞死亡[21]。钙敏感性受体存在于机体的多个器官中，调控细胞内外Ca2+的平衡[22]。研究表明，器官缺血后机体可上调钙敏感性受体的敏感性，引起钙超载，而再灌注治疗后钙超载进一步被放大，引起线粒体功能障碍，导致心肌细胞凋亡[23]。IPostC可通过增加线粒体ATP敏感性K+通道的开放维持钾离子的平衡，下调钙敏感性受体的敏感性，增强线粒体连接蛋白的活性，减少细胞内Ca2+的含量，维持细胞的稳定[23]。但具体的作用机制尚需进一步研究。

此外，IPostC还可通过作用于信号传导及转录激活因子3、中性粒细胞、内质网应激反应、细胞凋亡等途径降低再灌注损伤[17]。

3 IPostC的临床研究

3.1原位IPostC降低心肌再灌注损伤的作用 原位IPostC是指在闭塞的冠状动脉开通之后，在病变的冠状动脉近段应用短暂的缺血再灌注治疗，由于接近原始闭塞血管，易于操作，且对其他血管影响较小，全身不良反应相对较小，临床研究相对较多。Gerczuk和Kloner[24]选取30例行PCI手术的STEMI患者并将其随机分成IPostC组和对照组，IPostC组行PCI治疗后，对再灌注的冠状动脉予以球囊充气1 min，放气1 min，重复4次治疗；而对照组未给予特殊处置。结果发现，IPostC组患者术后心肌酶水平、心肌梗死面积、心律失常发生率均低于对照组，1年后IPostC组患者心脏射血分数也高于对照组，说明IPostC能降低再灌注损伤，改善STEMI患者的长期预后[24]。Mewton等[25]选取50例行PCI手术的STEMI患者，并随机分为IPostC组和对照组，IPostC组开通冠状动脉血管后，给予短暂、多次的缺血再灌注循环。结果显示，与对照组相比，IPostC组患者早期及晚期心肌梗死面积均减少。以上研究证明，原位IPostC可降低再灌注损伤，减少心肌梗死面积，有心肌保护作用。

虽然大量研究证实原位IPostC能降低再灌注损伤，但也有研究提示原位IPostC对于再灌注损伤并无太大益处。POST试验选取700例行PCI术的STEMI患者，并将其分为IPostC组和对照组，开闭塞的通冠状动脉后，IPostC组给予球囊充气1 min，放气1 min，重复4次治疗；对照组未给予特殊处理。结果显示，IPostC组未能降低心肌梗死面积，提示原位IPostC并未降低再灌注损伤[7]。导致阴性结果的原因有很多，可能与心肌缺血时间、手术操作技巧、器械及术式的选择、终点事件的选择、合并其他疾病、药物应用等相关。然而，由于原位IPostC临床获益大，对机体其他器官影响较小，仍值得进一步研究，以寻找最佳治疗方案。

3.2远隔IPostC降低心肌再灌注损伤的作用 远隔IPostC是指闭塞的冠状动脉开通后，通过短暂、可逆的缺血再灌注治疗离闭塞血管较远部位的血管而产生保护全身的作用。在血栓负荷较重的冠状动脉血管中，原位IPostC操作可能会引起冠状动脉痉挛、斑块破裂、继发性血栓形成，进一步加重血管损伤。相较于原位IPostC，远隔IPostC具有安全、血管损伤少、操作简单等优势，成为目前研究的热点之一。Crimi等[26]选取100例行PCI术的STEMI患者，分为远隔IPostC组和对照组，远隔IPostC组PCI术后，利用袖带给予下肢动脉加压至200 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)持续5 min，然后袖带减压至0 mmHg，重复4次，对照组无特殊处理，结果显示，远隔IPostC组患者心肌酶明显降低，心肌梗死、心力衰竭、缺血性卒中的发生率明显低于对照组。研究证实远隔IPostC能降低再灌注损伤。Song等[27]选取200例行PCI术的STEMI患者，分为远隔IPostC组和对照组，远隔IPostC组患者PCI术后立即应用袖带对双下肢动脉充气加压至200 mmHg，充气5 min，放气5 min，重复5次，每日1次至术后28 d。结果显示，远隔IPostC组患者心力衰竭、缺血性卒中的发生率均显著低于对照组，提示长期远隔IPostC也能改善心肌梗死患者预后。

研究发现，冠状动脉长期缺血后，再灌注治疗之前的远隔IPostC临床获益可能较再灌注治疗之后的远隔IPostC获益更大[28]。Btker等[29]选取333例STEMI患者并将其分为IPostC组和对照组，IPostC组患者于院前在急救车上应用袖带加压下肢动脉至200 mmHg，充气5 min，放气5 min，重复5次治疗，对照组只放置袖带不加压。结果显示，远隔IPostC组患者心肌梗死面积、心力衰竭、心律失常的发生率均低于对照组。虽然大量研究表明远隔IPostC能降低心肌再灌注损伤，但目前尚不清楚最佳作用的远隔血管。

3.3药物IPostC对于降低再灌注损伤作用 临床上对于药物能否降低再灌注损伤存在争议，且临床研究也相对较少，虽然部分研究证实药物不能降低再灌注损伤，但也有研究认为有部分药物可改善再灌注损伤。

3.3.1乳酸林格液 乳酸林格液是一种等张的静脉注射液，主要用于外伤、手术、烧伤等造成的失血，促进肾衰竭患者排尿，维持机体内环境平衡等[30]。研究表明，冠状动脉内注射乳酸林格液可通过改变血管内的pH值，维持血管内电解质平衡，从而降低心肌再灌注损伤[31]。Akima等[32]将58例STEMI患者分为乳酸林格液组和对照组，其中乳酸林格液组在再灌注治疗后，冠状动脉内立即注射28 mL的乳酸林格液，对照组未给予特殊干预。结果显示，乳酸林格液组患者的心肌酶水平低于对照组。证实冠状动脉内注射乳酸林格液具有降低心肌再灌注损伤的作用。乳酸林格液安全、价廉，具有广阔的临床应用前景。

3.3.2二甲双胍 二甲双胍是临床上常用的治疗2型糖尿病的药物。研究表明，2型糖尿病患者服用二甲双胍后发生急性心肌梗死的风险和心血管终点事件明显降低[33]。最近研究显示，再灌注治疗后，二甲双胍可诱导心肌细胞释放nNOS，上调腺苷酸激活蛋白激酶通路，增强细胞能量分解水平，降低ROS的水平，防止线粒体细胞死亡；此外，二甲双胍还能促进糖酵解，并使mPTP保持闭合，从而降低冠状动脉的炎症反应，改善线粒体的氧耗和内皮细胞功能，从而减轻心肌细胞的再灌注损伤[9]。

3.3.3尼可地尔 尼可地尔是一种ATP敏感的钾离子通道开放剂，可扩张冠状动脉、改善微循环、缓解冠状动脉痉挛，主要适用于各类型的心绞痛[34]。研究证实，STEMI患者PCI术后冠状动脉注射尼可地尔可改善无复流现象[35]。提示尼可地尔可降低再灌注损伤。Siddiqi等[36]的研究也证实，在STEMI患者的冠状动脉内注射尼可地尔可减少心肌梗死面积、改善预后。Jones等[37]将80例STEMI患者随机分为尼可地尔组和对照组,尼可地尔组患者行PCI术前冠状动脉注射10 mL的尼可地尔，对照组注射等剂量的0.9%氯化钠注射液，结果显示，尼可地尔组患者术后肌钙蛋白的水平较对照组明显降低，提示尼可地尔可降低再灌注损伤，减少STEMI患者心肌梗死面积。

3.3.4β受体阻滞剂 β受体阻滞剂可以降低心肌收缩力、心率以及血压，降低心肌氧耗，缩小梗死范围,减少致命性心律失常,降低包括心脏性猝死在内的急性期病死率和各种心血管事件发生率。Ibanez等[38]将266例STEMI患者分为药物IPostC组和对照组，药物IPostC组患者PCI术前冠状动脉内注射美托洛尔，对照组无特殊处理，结果显示，与对照组患者比较，药物IPostC组患者的心肌梗死面积明显减少，射血分数提高。García-Ruiz等[39]选取218例STEMI患者并随机分为药物IPostC组和对照组，药物IPostC组患者PCI术后冠状动脉内注射15 mg 美托洛尔，后者未给予特殊处理。结果显示，药物IPostC组患者心肌梗死面积明显减少，且冠状动脉内美托洛尔灌注时间越长，术后射血分数越高。证实药物IPostC能降低STEMI患者的再灌注损伤。艾塞纳肽是一种调节血浆葡萄糖水平的肠降血糖素类似物，主要用于糖尿病的治疗，其还具有改善心肌再灌注损伤的作用[40]。研究表明，STEMI患者PCI术后静脉注射艾塞纳肽可减少心肌梗死面积，但无法改善心脏射血分数[40]。

药物IPostC虽然具有降低再灌注损伤的作用，但研究相对较少，且操作复杂，易出现药物相关不良反应及全身反应，且适应证相对较窄，故仍需深入研究。

4 小 结

虽然再灌注治疗STEM取得显著的效果，但再灌注损伤仍难以避免，降低再灌注损伤势在必行。IPostC能显著降低心肌再灌注损伤，但其发挥作用的机制尚不完全清楚，仍需进一步探索。目前IPostC的措施主要有药物和非药物方式，原位IPostC虽然研究较多，但部分研究却获得阴性结果；远隔IPostC因操作简单、安全而具有广阔的临床应用前景；药物IPostC同样具有降低再灌注损伤的作用，但目前研究相对较少。不同方式的IPostC联合应用目前尚无相关报道，需要重点关注。随着对缺血后适应研究的深入，选择最佳的IPostC治疗方式，对降低STEMI患者的再灌注损伤及改善预后具有重要意义。