远隔缺血预处理在多脏器损伤保护中的临床应用及进展

孟宪策，徐 冲，张 野，王德莉，葛亚丽，高 巨

(1.大连医科大学 研究生院，辽宁 大连116044； 2.贵州医科大学 麻醉学院，贵州 贵阳 550004； 3.江苏省苏北人民医院 麻醉科，苏北人民医院 麻醉与急危重症研究所，江苏 扬州 225001；4.中南大学湘雅二医院 麻醉科，湖南 长沙 410011)

远隔缺血预处理(remote ischemic preconditioning，RIPC)是指在心脏等重要器官以外的远隔器官实施缺血预处理，对心脏等重要脏器随后的致死性缺血再灌注损伤发挥保护性作用。目前研究已证实RIPC可发挥临床心肌缺血再灌注损伤的保护作用，而其对于围术期其他重要靶器官的作用及机制研究正逐步开展。

1 RIPC概述

1986年Murry等学者首次提出了缺血预处理防范严重缺血再灌注损伤的理念， 缺血预处理是指在靶器官实施短暂的缺血预刺激，提高该器官对之后的致死性缺血损伤的耐受能力，进而产生保护重要器官的作用。有学者将缺血预处理应用于脑、心、肾等重要器官，提高了器官的致死性缺血损伤的耐受能力。Przyklenk等[1]研究发现将左旋前动脉闭塞和再灌注4个周期，可显著减少左前降支冠状动脉持续闭塞后的梗塞面积，提出了心内预处理的概念。但心、脑对缺血性损伤非常敏感，对于实施者而言直接施行缺血预处理面临巨大的挑战。因此学者们提出了RIPC的理念：指在远隔器官如肢体实施短暂的缺血预刺激， 提高其他重要靶器官对随后的致死性缺血损伤的耐受能力，是保护器官和组织免受缺血再灌注影响有效的方法之一。肢体对缺血损伤更具有抵抗力，应用止血带(或袖带)加压再释放实现周期性缺血预处理，该方法安全无创，且操作简单可行[2]。这一发现引起RIPC快速发展，已经在多种动物身上开始探索并取得部分成果，目前正逐步应用于临床，以求提供多器官救治策略。

2 RIPC在防范不同靶器官缺血再灌注损伤中的临床应用

2.1 心肌损伤的防范

研究通过对心肌损伤标志物，肌钙蛋白和肌酸激酶的测定，提示体外循环下的各种心脏手术及其他相关手术过程中易发生不同程度的心肌损伤。RIPC目前已经被广泛用于减少外科手术之后的心肌损伤。Ali等[3-4]对腹主动脉瘤修补术患者实施RIPC，结果显示其明显降低术中平均肌钙蛋白I(cTnI)水平，且在一定程度上降低了术后发生心肌损伤(27%)和心肌梗塞(22%)的风险。该研究团队在另一项研究中针对双支或三支冠状动脉病变行冠状动脉旁路移植术(CABG)的患者实施RIPC, 证实其可降低术中及术后肌钙蛋白激酶同工酶(CK-MB)水平。在一项冠状动脉旁路移植术(CABG)的Meta分析中显示RIPC减少患者术中肌钙蛋白I(cTnI)或肌钙蛋白T(cTnT)释放，减少了冠状动脉旁路移植术后死亡率、主要不良心脑血管事件和再血管化发生率[5]。刘建华等[6]对55例行心脏瓣膜置换术治疗的患者进行分析，RIPC可明显降低心肌梗死血清学指标cTnT/cTnI 和 CK-MB。杨丽静等[7]的研究同样显示RIPC可以增强经皮冠状动脉介入治疗(PCI)患者潜在急性心肌损伤的心肌救治效果。RIPC同样对慢性透析治疗患者的心肌损伤有一定的保护效应，RIPC透析治疗组心肌损伤指数cTnT的水平在治疗后第2天至第28天呈下降趋势[8]，提示RIPC的保护效应可部分对抗透析引起的心肌缺氧损伤。因此，RIPC对于相关外科手术或相关治疗后引发的潜在心肌损伤，有明确的保护作用，并可改善其远期的预后和防范心脏不良事件的发生，是临床上较好防范围术期心肌损伤的治疗策略。

目前围绕心肌的缺血性保护机制有较新进展，其中腺苷被视为RIPC保护心肌作用的关键因子。有研究表明对实施RIPC刺激后的离体心肌细胞进行灌洗，灌洗液中腺苷浓度显著高于对照组，在给予腺苷受体抑制剂后，其保护作用得到削弱，其中对A1受体亚型抑制作用尤为明显[9]。既往研究已经证实RIPC可通过直接神经机制发挥作用，近期研究发现存在心肾交互作用，即RIPC可刺激肾脏加速促红细胞生成素(erythropoietin, EPO) 生成，间接性通过EPO激活再灌注损伤补救激酶(reperfusion injury salvage kinase, RISK) 和再灌注损伤增强生存激酶(survivor activating factor enhancement, SAFE)来降低抗凋亡基因Bcl-xL和促凋亡基因Bax表达，达到心肌保护作用[10]。Halestrap等[11]研究发现线粒体通透性转换孔(mitochondrial permeability transition pore, mPTP)功能失调导致的线粒体膜通道的不规则开放是导致心肌细胞凋亡的主要因素,并且RIPC可减轻mPTP的功能紊乱，提示RIPC对mPTP的功能调节可能是其发挥心肌损伤保护的机制之一。目前已有学者对RIPC心肌保护作用及机制进行了深入的探讨，但具体作用机制尚不清楚，有待进一步研究。

2.2 神经系统损伤的防范

血清/脑脊液中神经元特异性烯醇化酶(NSE)和S-100 β是判断神经元损伤的敏感指标， 可有效预测脑损伤的发生及其严重程度[12]。在缺氧条件下，作为氧化磷酸化底物的丙酮酸不能被利用，其水平升高则乳酸生成增多，研究显示血清乳酸/丙酮酸水平是细胞氧合是否充分的最佳指标，是细胞质和线粒体氧化还原状态的反映，其比值常可用于预测术后脑等重要靶器官功能障碍[13]。对脊髓型颈椎病患者择期减压手术前实施RIPC，可减少神经损伤及术后NSE、S-100β释放[14]；对颅内动脉瘤致蛛网膜下腔出血患者手术前行RIPC干预，可减少术后25～45 h的乳酸/丙酮酸水平，且经颅多普勒形态聚类分析显示RIPC引起短暂脑血管扩张[6]，该研究提示RIPC后能在术后2天内保护脑细胞免于缺血性损伤。有研究报道外周血管疾病(peripheral vascular disease, PVD)引起的慢性肢体低灌注对急性缺血性脑卒中具有潜在的神经保护作用，PVD患者卒中量表(NIHSS)和改良Rankin量表(MRS)评分较高，且其急性脑缺血后预后较好,且梗死体积较小，出院时死亡率较低[15]。提示PVD引起的慢性下肢低灌注，其刺激方式可能足以诱导神经保护作用，从另一个侧面支持了RIPC可能对缺血性脑卒中具有一定的神经保护作用。目前较多学者针对RIPC发挥脑损伤保护的相关机制进行了深入探讨。有研究指出K+-ATP通道功能失调导致微循环功能缺失是脑缺血性损伤的主要病理生理机制，对脑缺血模型实施RIPC ,应用K+-ATP通道阻断剂可完全消除RIPC的保护效应[16]，提示RIPC可能通过调控K+-ATP发挥脑缺血损伤的保护作用。近期发现肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNF)相关凋亡诱导配体(TNF-related apoptosis-inducing ligand，TRAIL)T受体是影响神经细胞凋亡的关键因素，RIPC能够抑制其表达，减少脑梗死体积和神经元死亡[17]。上述研究提示RIPC在减轻出血和缺血性脑损伤方面可能具有一定的临床应用价值，但具体机制尚未明确，且关于不同类型的脑损伤发挥最佳保护作用时间窗的研究较少，且仍需大范围、多中心、随机临床试验来明确RIPC发挥最佳作用的治疗时间窗。但RIPC具有无创、简便、安全性高等优势，未来在脑损伤防范及保护方面具有较强的应用前景。

2.3 肾脏损伤的防范

急性肾损伤是体外循环心脏手术中常见的并发症，血清/尿肌酐、尿视黄醇结合蛋白、白蛋白/肌酐比值、肾小球滤过率、尿中性粒细胞明胶酶相关脂钙蛋白等是评价肾损伤的主要指标。而RIPC对肾功能具有保护作用[18]。研究显示RIPC可减轻冠状动脉旁路移植术患者术后肾损伤，降低肌酐水平，使肾损害的绝对风险降低23%[2]。对心脏手术患者实施RIPC，可有效预防急性肾损伤，术后48 h血清肌酐水平得到缓解[19]。使用造影剂有引发肾损伤的风险，一项涉及肾移植患者的研究显示，通过阻断和开放髂外动脉实施RIPC，可减轻部分患者的肾脏损伤，降低术后1个月内血清肌酐、尿素氮水平，提高了术后1个月内肾小球滤过率[20]。 杨丽静等[7]研究显示 RIPC治疗可显著减低心血管介入治疗患者血清肌酐浓度。最近的一项Meta分析同样显示，RIPC使接受心脏和血管介入治疗的患者急性肾损伤(AKI)风险显著降低[21]。既往对RIPC在肾脏保护机制方面的研究多是关于神经、体液、免疫、炎性作用方面。目前有学者发现抗氧化基因核因子2 相关因子2 (NF-E2-related factor 2, Nrf2), 血红素加氧酶-1(HO-1)和醌氧化还原酶-1(quinone oxidoreductase-1, NQO-1)的表达，对肾脏具有保护作用，RIPC刺激能够增强此三者的表达并活化[22]，但确切机制尚未明确。上述临床试验提示RIPC对心 脏等高危、复杂手术的肾脏损伤可能具有一定的保护作用，但普遍存在临床研究样本量少以及研究范围局限等问题,尚不能明确 RIPC作为常规高危手术肾损伤的预防手段。

2.4 肠损伤的防范

肠脂肪酸结合蛋白、二胺氧化酶、内毒素水平、血浆D-乳酸，是目前临床常用的肠道损伤标志物。当肠细胞死亡时，血液中脂肪酸结合蛋白水平升高，二胺氧化酶水平降低，并伴随内毒素水平显着增加[23]。在腹主动脉瘤修补术的患者中实施RIPC，增加动脉-肺泡氧分压比值，改善肺组织气体交换，降低血清肠道脂肪酸结合蛋白水平，提高二胺氧化酶活性并降低肠道损伤[8]。对于长时间腹腔镜手术引起的腹腔脏器损伤，RIPC同样有保护作用。王斌[24]研究显示长时间气腹手术患者，术前实施RIPC可以明显降低血浆D-乳酸和二胺氧化酶水平，改善肠功能紊乱。由于肠本身对缺氧耐受性较强，因此针对RIPC肠损伤保护方面的临床研究较少，且缺乏相关作用机制的探讨。但对于手术时间较长，可能引发胃肠道潜在损伤的高危手术，RIPC在防范肠道损伤方面，仍具有较为积极的价值。

2.5 肺损伤的防范

围术期肺损伤常与机械通气、炎性因子释放、手术创伤等密切相关。目前，国内外针对RIPC防范肺损伤方面开展了较多的临床试验。一项在异丙酚-瑞芬太尼全麻单肺通气下对择期肺段切除术患者实施RIPC的研究中发现，其可显著增加动脉血氧分压(PaO2)与参与交换气体浓度比值(PaO2/FIO2)，减轻肺损伤，降低术后48 h IL-6，TNF-α水平，降低单肺通气后和复张后丙二醛水平。通过测量呼出气冷凝液 pH 值发现RIPC能够减轻气道酸化，进而减轻肺损伤[25]。有学者提出RIPC可以显著减少输血引起的急性肺损伤的发生[26]。最近有研究显示肢体远隔缺血预处理能够改善心脏瓣膜置换术患者的肺顺应性，减少术后肺部不良事件的发生[27]。RIPC保护肺缺血性损伤机制的研究多是围绕在调控炎性因子表达这一因素，如血浆肿瘤坏死因子-α、白细胞介素(IL)-6、丙二醇浓度等，提示减轻氧化应激反应及炎症是RIPC发挥作用的主要途径。Chen等[28]学者提出Nrf2激活时可转移至细胞核内并增加抗氧化分子HO-1的表达，提示Nrf2是机体内一种重要的保护性转录因子。 近期有研究证实Nrf2/HO-1信号通路的激活参与了远端缺血预处理减轻大鼠内毒素性急性肺损伤[29]。对于其他通路机制研究多数停留在理论阶段，有待进一步研究证实。目前RIPC在心脏手术、单肺通气、开胸手术等领域的应用研究较为广泛，但多数集中于是否有肺损伤保护效应的相关研究，且研究方式单一，多为小样本的对照研究，而针对RIPC的实施细则，如具体的实施时间点等仍未明确，因此RIPC作为一种成熟的肺保护性策略，仍需要大样本的临床研究进一步明确。

3 小 结

心、脑等重要生命器官对缺血性损伤异常敏感，对重要器官直接施行缺血预处理面临巨大的挑战，远隔缺血预处理技术因其无创、简便，在缺血保护领域具有更为广泛的临床应用前景。部分临床研究提出RIPC对手术时间较长、心脏手术等高危复杂手术，可发挥一定程度的心、脑、肺、肾等重要靶器官损伤的保护作用，具体机制可能与降低炎性因子表达，调控缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)、ATP敏感性钾通道(K+-ATP通道)等密切相关，但确切机制有待进一步阐明。未来尚需多中心、大样本的临床研究进一步明确RIPC在多脏器损伤保护中应用，使RIPC有望成为防范机体重要器官缺血再灌注损伤的重要治疗策略。