远隔缺血适应在出血性脑血管疾病中的应用研究进展

黄忠盛 冯宇华 俞学斌

脑卒中发病率、复发率及致残、致死率均很高，已成为国人致残、致死的首要病因。其中，脑出血是脑卒中的第二大类型，在欧美国家约占脑卒中的10%～15%，在我国约占20%～30%，虽然脑出血的发病率低于缺血性脑卒中，但其发病凶险，病情往往更严重，是致残率和致死率最高的脑卒中类型，30 d的病死率高达50%，仅有约20%脑出血的幸存患者神经功能能够恢复[1]。脑出血预后不良的主要原因是急性期血肿本身的机械压迫及其裂解产物引起的血肿周围水肿（perihematomal edema,Phe）导致的脑损伤，因此，清除血肿和缓解Phe是脑出血治疗的关键[2]。虽然侵入性和微创性的血肿清除术已用于脑出血治疗多年，但临床益处的确凿证据很大程度上仍未证实[3]。因此，探索血肿清除的新方法、促进神经功能恢复、提高脑出血救治效果已成为国内外学者研究的热点。

目前，诸多研究证明远隔缺血适应（remote ischemic conditioning,RIC）可加快清除血肿、减轻Phe及促进神经功能恢复[4-5]。与传统的缺血适应比较，RIC避免了直接对心、脑等重要生命器官诱发缺血，风险更低，操作更简单，更具有临床应用价值[6]。近年来，一系列RIC干预脑卒中的基础和临床研究均证实其安全有效，本文就RIC可能的作用机制及其在出血性脑血管疾病中的应用研究进展作一综述。

1 RIC的概念和分型

目前，RIC定义为通过对肢体等非重要器官或组织进行反复、短暂的缺血-再灌注，激发机体内源性保护机制，保护心脑等重要靶器官使其耐受持续的缺血/缺氧性损伤，提高机体抵抗损伤和损伤修复的能力[7]。

缺血耐受这种内源性保护现象是目前已知的减少缺血损伤的最有效方法之一，根据诱导缺血适应所采用的缺血刺激与拟保护缺血事件之间的时间先后关系，可将RIC分为3种亚型[8]：（1）远隔缺血预适应；（2）远隔缺血期适应；（3）远隔缺血后适应。RIC的3种类型均能产生缺血耐受，从而对缺血器官产生保护作用，当特定情况下RIC具体类型难以区分时，可统一应用RIC进行描述,因其包含了上述3种不同类型或其相互组合[9]。

2 RIC的实施方式

目前，RIC的实施方式大致包括四肢缺血法、夹闭股动脉缺血法、结扎肠系膜上动脉缺血法、肾动脉缺血法、夹闭腹主动脉缺血法[10-16]，其中四肢缺血法应用最多。四肢对缺血耐受性较好，容易实施RIC，且容易观察缺血程度，操作相对简单，患者配合度高，因此被认为是RIC最有临床应用价值的实施部位[17]。尽管目前仍然缺乏上肢与下肢对比进行RIC优劣的证据，但考虑选择下肢进行RIC可能会对静脉回流造成影响，且下肢为深静脉血栓形成的好发部位，因此目前主要通过单侧或双侧上肢实施RIC[9]。

3 RIC治疗脑出血的基础和临床研究

RIC治疗脑出血相关研究起步较晚，成果相对较少。因此，目前RIC治疗的研究成果多源自心血管疾病及缺血性脑血管疾病方面的相关研究。

3.1 RIC治疗脑出血的基础研究 1993年，Przyklenk等[18]首次报道RIC。之后，Ueno等[10-15]研究结果表明，RIC可通过使肢体骨骼肌、股动脉、肠系膜上动脉、肾动脉、腹主动脉等组织或器官反复、短暂缺血,提高心脑等重要脏器抵御持续缺血/缺氧性损伤和损伤修复的能力。

2012年，Geng等[16]研究发现,脑出血模型构建后2 h内给予RIC干预安全可行，不会对血肿体积和神经功能造成不利影响。RIC可抑制神经元炎症反应，促进轴突生长，减轻创伤性脑出血损伤反应，实现神经保护[19]。除外科手术清除血肿以外，机体自身也具有很强的内源性血肿清除能力[20-21]。He等[5]研究发现，大鼠脑出血模型预先给予RIC干预，可激活P44/42细胞信号传导通路，上调如P44/42丝裂原活化蛋白激酶（P44/42 mitogen-activated protein kinase,P44/42 MAPK）、血红素加氧酶-1、转铁蛋白和转铁蛋白受体等水平，加快脑出血后血肿裂解产物的清除，减轻Phe。Vaibhav等[4]对小鼠脑出血模型连续给予5～6 d的RIC干预，能够显著提高血肿周围脑血流灌注，加快内源性血肿清除，减小血肿体积，促进神经功能恢复，减少焦虑行为的发生。由此表明RIC是一种安全、简单和有效的脑出血物理治疗技术。

然而，动物实验模型不可能准确模拟人类脑出血情况的所有方面，一方面纹状体内注射胶原酶重现了临床脑出血时观察到的自发性血管破裂和血肿扩大，却诱导了过度的炎症反应，可能导致与之相关的神经损伤；另一方面该研究为概念验证的早期研究，使用了年轻、健康和遗传相似的小鼠，而临床脑出血患者多合并有高血压、糖尿病等基础性疾病[4]。

3.2 RIC治疗脑出血的临床研究 目前研究表明，RIC对急性缺血性脑卒中、短暂性脑缺血发作、脑小血管病、颅内动脉粥样硬化性狭窄等多种急性或慢性缺血性脑血管病的防治效果明确[5，22-23]，如在急性缺血性脑卒中发病72 h内开始、连续进行7 d或14 d的RIC治疗，患者脑血流量显著增加，缺血区域脑组织血流灌注明显恢复，发病后90 d脑梗死面积明显缩小，神经功能缺损评分量表（National Institutes of Health stroke scale,NIHSS）、改良Rankin量表（modified Rankon scale,mRS）评分比降低，神经功能预后获得改善[17，24-25]，因此被推荐临床应用，但在其他类型缺血性脑血管病中的作用仍然需要继续探索[9]。

在RIC治疗脑出血和蛛网膜下腔出血临床研究方面，绝大多数患者对RIC耐受性较好，即使在急性动脉瘤性蛛网膜下腔出血的危重患者中，腿部RIC应用也被证明耐受良好、安全可行，可有效降低病死率和改善神经功能预后[26-28]。不仅如此，RIC可促进动脉瘤性蛛网膜下腔出血患者凝血功能和脑血流灌注恢复[29]。研究发现，动态脑血流自动调节（dynamic cerebral autoregulation,dCA）是脑血管疾病预后相关的重要脑血管功能指标[30]。Qu等[31]进行的RIC对与脑血管疾病预后相关的dCA和脑损伤相关血清生物标志物的研究结果表明，健康成年人连续7 d、2次/d的RIC后，体内与脑损伤相关的泛素羧基末端水解酶-L1、神经元特异性烯醇化酶（neuron-specific enolase,NSE）、胶质纤维酸性蛋白和和S-100β这4种血清学标志物水平均无显著变化，强有力地证明了RIC的安全性，说明RIC不会引起脑损伤或血脑屏障的破坏。Joseph等[32]进行的RIC防治创伤性脑损伤（traumatic brain injury,TBI）方面的研究结果表明，RIC显著降低了中重型TBI患者体内急性脑损伤的标准生物标志物NSE和S-100B的水平，NSE和S-100B对评估神经元损伤均有较高的灵敏度和特异度，这些标志物在神经元损伤后通常会升高，并且已被证明与脑损伤的严重程度呈正比，揭示了RIC对TBI的神经保护作用。另有研究表明，RIC可减少血管内皮功能障碍对血管舒缩的损害[33]。脑出血患者血肿体积及严重程度与预后独立相关，脑实质内的血肿持续数天和数周可进一步诱导铁介导的氧化应激，加剧脑血管功能恶化并诱导永久性脑组织损失，因此减少血肿体积以减轻局部和区域占位效应、改善脑灌注和加速血凝块吸收是脑出血治疗的关键[28,34]。对此，Zhao等[35]进行了RIC人脑出血的安全性相关研究，结果发现，对于出现症状后24～48 h内的自发性幕上脑出血患者，每天重复进行RIC、连续7 d安全有效。RIC可提高血肿清除率，减轻Phe，改善患者神经功能恢复。Simiao等[36]研究发现，RIC可通过多效性机制改善自发性脑出血结局，包括增加脑灌注、促进血肿消退、改善1个月和3个月的mRS评分，且不会导致临床或放射学不良事件。

4 RIC的作用机制

RIC信号传导非常复杂，细节尚不清楚，作用机制尚未被完全阐明[37-38]。现有研究证据表明，体液调节、神经传导调节及免疫炎症调节参与了其激发机体内源性保护机制，且三者之间并非相互独立，存在重叠交叉、协同作用[39-40]。

4.1 体液调节机制 自Przyklenk等[18]首次报道RIC后，越来越多的学者开始探索RIC的潜在机制及其临床应用。1999年，Dickson等[41]报道发现，利用经RIC处理过的兔新鲜血浆持续灌流离体兔心脏，可有效减少心肌梗死面积，首次揭示了RIC体液调节机制的存在。随后，Atsushi等[42]研究证明，RIC可通过与腺苷受体有关的机制改善兔心肌缺血-再灌注过程中的能量代谢，减少心肌损伤，进一步证明了RIC体液调节机制的存在。研究同时提示，RIC的作用可能与减少长时间缺血时的酸中毒有关。2005年，Konstantinov等[43]在猪心脏移植研究中发现，RIC可有效减小受体猪去神经化移植心脏心肌梗死的面积。2011年，Breivik等[44]研究发现，经RIC处理过的大鼠冠状动脉灌流液含有提供细胞保护能力的分子，分子量≤30 kDa，并且通过磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B依赖的途径发挥保护作用。2014年，Li等[45]在微阵列研究发现，RIC可增加小鼠心肌microRNA-144表达水平，进而增加磷酸化蛋白激酶B、糖原合酶激酶3β和P-P44/42 MAPK水平,降低磷酸化雷帕霉素靶蛋白水平并诱导自噬信号，诱导早期和延迟的心肌保护，改善功能恢复和减少心肌梗死面积，相反，在全身施用特定的反义寡核苷酸降低心肌microRNA-144的水平后，RIC的心脏保护作用消失，提示microRNA-144的全身释放在RIC诱导的心脏保护中起着关键作用，具有评估RIC有效性的生物标志物的潜力。2016年，Ueno等[10]研究发现，RIC可通过下调CD34阳性细胞中microRNA-762和microRNA-3072-5p的表达，显著提高血浆血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor,VEGF）水平，从而对脊髓神经元缺血起到保护作用。现有研究证据表明，参与RIC发挥内源性保护作用的体液因子包括：腺苷、microRNA-21、microRNA-124-3p、microRNA-144、VEGF、胰高血糖素样肽-1（glucagon-like peptide-1,GLP-1）、腺苷单磷酸活化蛋白激酶a1、P44/42 MAPK、血红素加氧酶-1、转铁蛋白和转铁蛋白受体、红细胞生成还原型谷胱甘肽等[4-5,10,19,41,45-48]。

4.2 神经传导调节机制 1996年，Gho等[49]研究发现,应用神经节阻滞剂六甲铵可抑制小鼠肠系膜前动脉缺血对心肌的保护作用，而不抑制冠状动脉缺血对心肌的保护作用，这说明RIC的内源性保护作用可能有神经调节参与。2010年，Gourine等[50]研究发现，若去除大鼠远端缺血组织的感觉神经或心脏的副交感神经，则RIC的心脏保护作用消失，这一发现为探索RIC心脏保护作用的神经调节提供了依据。2013年，Donato等[51]研究发现，切断兔迷走神经和应用抗胆碱药物阿托品处理后，RIC对心肌缺血的保护作用明显减弱，切断脊髓后，则RIC对心肌缺血的保护作用基本消失，再次证明了神经通路的存在。2016年，Lambert等[48]在一项健康志愿者的RIC研究中发现，RIC能够降低和延缓人体交感神经的激活程度，减少红细胞氧化应激，并改善缺血组织内皮细胞功能障碍。由此推断，RIC在减轻机体缺血-再灌注损伤过程中可能有神经调节及免疫炎症调节共同参与。随后，Pickard等[52]进行了RIC神经和体液通路相互依赖性研究。研究发现，缺血-再灌注之前，在神经节阻滞剂六甲双铵或毒蕈碱拮抗剂阿托品的存在下制备透析液，对未经处理的大鼠心脏进行灌注，心脏保护作用仍然存在，而在双侧颈迷走神经切断术后，RIC处理后的透析液提供的心脏保护作用消失，提示RIC保护因子的释放依赖于迷走神经的预先激活。同时期，Basalay等[47]研究发现，在切断大鼠颈迷走神经或膈下迷走神经或用特异性拮抗剂艾塞那肽[Exendin（9-39）]阻断胰高血糖素样肽-1受体后，远程调节诱导的心肌保护和促存活蛋白激酶B的磷酸化可以被全身用Exendin（9-39）阻断的胰高血糖素样肽-1受体消除，继而导致RIC心脏保护作用消失，由此证明GLP-1作为一种体液因子发挥心脏保护作用依赖于迷走神经支配的完整性。

4.3 免疫炎症调节机制 2001年，Kharbanda等[53]研究发现，RIC在人体缺血-再灌注期间具有防止内皮损伤和系统中性粒细胞激活的作用，提示RIC的作用机制可能有免疫炎症调节的参与。随后，Harkin等[54]在全身炎症反应综合征的实验模型研究中发现，RIC可显著减少肺中性粒细胞的渗透和急性肺损伤，进一步为RIC免疫炎症调节的存在提供了证据。2004年，Konstantinov等[55]在一项对健康成年志愿者的研究证明，RIC可有效抑制循环白细胞中促炎症基因CDl1b的表达，随后，Shimizu等[56]又进行了动物实验，发现RIC可以促进参与氧化应激和细胞保护的基因上调，并且抑制促炎基因（如Egr-1、DUSP-1、DUSP-6）的表达，进一步证明RIC免疫炎症调节机制的存在。2018年，Huang等[19]在小鼠创伤性脑损伤模型中研究的发现，预先缺血/低氧刺激后，小胶质细胞外体microRNA-124-3p水平明显升高，抑制了神经元的炎症反应，并促进轴突的生长，实现神经保护。同年，Vaibhav等[4]研究发现，RIC能增加抗炎巨噬细胞CD11b+、CD206+、IL-10+的表达及向抗炎巨噬细胞表型的转变,但不增加促炎巨噬细胞 CD11b-、CD206-、TNF-a的表达，RIC作为预防治疗或损伤后干预的潜在用途，为组织恢复建立了有利的生态位。2019年，Tianyi等[46]在小鼠急性肾损伤模型研究中发现，RIC通过缺氧诱导因子HIF-1α依赖性方式上调microRNA-21，可保护多微生物脓毒症小鼠免于多器官功能障碍、全身性炎性细胞因子积聚和加速实质细胞凋亡，并且当microRNA-21敲除后，RIC产生的内源性保护作用消失。由此证明，RIC可促进microRNA-21的表达上调，发挥抗炎和抗凋亡作用，减轻体内/外脓毒症诱导的炎症损伤。Vaibhav等[4]在小鼠自发性脑出血模型研究发现，RIC可促进代谢调节因子AMPKa-1的上调，增加抗炎巨噬细胞的活性，并证明RIC通过AMPK依赖的免疫调节促进血肿消退，进一步揭示了RIC和免疫激活之间的分子联系。

5 小结

脑卒中是世界人口第二大死因，也是中国头号死因，中国人口约占世界五分之一，全国性研究和定期政府报告表明中国脑卒中的国家和社会负担越来越重[1，36]。RIC作为一种无创性物理治疗技术，安全、无创、简单易操作，可非侵入性地加速脑内血肿吸收、减轻脑损伤、促进损伤修复和实现神经保护，从而有效改善脑出血患者神经功能预后，有望成为脑出血新的救治技术。

虽然目前多项研究发现，RIC在实施过程中，在袖带接触皮肤处可能会出现局部出血点或前臂部瘀斑、手臂麻木等不良反应[17，26，31，57]，但相关严重不良事件目前尚未报道。同时，RIC作为一种无创性物理治疗技术，即使对于重症脑血管病患者也具有较好的安全性和耐受性[57]。Penna等[58]最新研究发现，热RIC（肢体温度：40℃）和冷RIC（肢体温度：20℃）在缩小心肌梗死面积方面差异有统计学意义（P＜0.05），提示肢体温度在RIC诱导机体内源性保护中发挥关键作用。近期，Qu等[31]报道发现，单次RIC并不能对心脑血管起到保护作用，这与先前研究发现一致，并进一步证明了进行2次RIC同样不能增加dCA，提示RIC可能通过叠加效应和延迟激活发挥了脑保护作用。RIC安全、无创、简单易操作，在心脑血管疾病防治方面具有良好的临床转化应用前景，但其在临床实际应用中也存在一些困境，如RIC是否对内源性血栓形成和纤溶系统有影响还有待进一步研究[25]，且反映RIC疗效的特异性生物标志物尚未被发现，治疗时间窗及最适宜的缺血-再灌注压力、循环次数、时间等参数和治疗时程仍不清楚[59]。因此，进一步深入探究RIC的作用机制，充分评估RIC对人体的安全性及有效性，寻找反映其疗效的特异性生物学标志物，明确治疗时间窗及最适宜的缺血-再灌注压力、循环次数、时间等参数和治疗时程将有助于临床为心脑血管疾病患者安全有效地应用RIC制定详细的策略。