远端肢体缺血后处理对心肌保护作用的研究及进展

袁乐宏综述，王元星审校

（南华大学附属第一医院心胸血管外科，湖南衡阳421001）

远端肢体缺血后处理对心肌保护作用的研究及进展

袁乐宏综述，王元星审校

（南华大学附属第一医院心胸血管外科，湖南衡阳421001）

四肢/血液供给； 缺血； 心肌； 再灌注损伤； 远端肢体缺血后处理； 心肌保护； 综述

冠脉粥样硬化性心脏病（冠心病）是目前引起人类死亡的主要原因之一，其可导致患者心功能衰竭、生活质量恶化和卫生资源巨大支出等一系列问题。恢复缺血区心肌血流灌注仍然是改善缺血性心脏病患者临床预后和缩小心肌梗死面积最有效的治疗方法，主要手段包括经皮冠状动脉介入治疗、冠状动脉旁路移植术等，但缺血心肌血流恢复灌注后却可以导致缺血再灌注损伤（I/R）。心肌I/R严重影响缺血后心脏功能的恢复，甚至危及生命。有效防治心肌I/R是冠心病患者治疗后心肌恢复及临床效果成功的关键原因。远端肢体缺血后处理（RLIPOC）为冠心病患者的心肌I/R提供了有力的保护，因其具有非侵入性、操作简单、费用低廉、临床应用基础坚实等诸多优势，已成为近年来国内外研究的热点课题。本文就RLIPOC的心肌保护作用及临床研究进展作一简要综述。

1 RLIPOC的概念提出

心肌缺血是指冠状动脉内血流灌注量减少的过程。发生急性心肌梗死时，氧供的持续不足将直接导致心脏发生严重损伤，甚至出现梗死灶。冠状动脉的闭塞、中断氧气和养分的代谢物是损害心肌的主要原因，其损伤的严重程度取决于缺血规模和持续时间。因此，恢复心肌灌注是最有效的策略，可减少梗死面积，改善临床预后。然而，心肌缺血再灌注后往往会诱发氧自由基大量释放，将导致更为严重的心肌损害。研究发现，缺血预处理（IPC）和缺血后处理（IPOC）2种方式能够有效减少缺血再灌注引起的损伤。1986年Murry等[1]首先提出IPC能减少心肌梗死面积和再灌注心律失常等的发生，起到有效心肌保护作用。由于这种预处理需在缺血前实施，而在临床实际工作中常常很难预测急性缺血事件的发生，因此IPC在急性心肌梗死的临床救治预处理中受到限制。2003年由Zhao等[2]第一次提出IPOC的概念。IPOC是指在心脏等器官长时间缺血后再灌注前进行的反复短暂缺血再灌注处理，可调动机体的内源性保护机制，明显减轻再灌注损伤。最现代的方法也都集中在药物或IPOC的应用上，以减少I/R[3-4]的致命结果。到目前为止，IPOC的心肌保护作用已经在不同动物模型及离体心上得到证实[5-6]。虽然IPOC已被证明是一种针对心脏的有效干预，但因其有创的局限性在临床实践中难以实现广泛使用。2005年一项研究表明，心肌再灌注前给予5 min肾缺血再灌注，能减低心肌再灌注损伤后梗死范围，减少再灌注末心肌组织肌酸激酶含量[7]，此研究提出了RIPOC的概念。随着研究者的研究，通过对机体相对不重要的器官或组织进行缺血处理来减轻机体重要器官的缺血。因其对小肠、肾等器官进行缺血处理均需手术干预，人们逐渐地对远端肢体骨骼肌有了较多关注。2007年Andreka等[8]在猪心肌缺血再灌注模型中通过血压袖带在下肢充气45 min后放气，发现灌注后心肌梗死面积及肌酸激酶同工酶（CK-MB）明显下降；随后2009年在Gritsopoulos[9]的兔子等动物模型中也得到证实，而且他发现RLIPOC比IPOC更为有效，与远端缺血预处理（RIPC）作用效果相似。有实验证明，重复RIPOC，不仅减少梗死面积，而且进一步降低左室不良重构后的生存率[10]。在临床上人们只需通过血压计袖带捆绑充气加压造成远端肢体缺血，就可获得有利的心肌保护作用。RLIPOC具有非侵入性，避免组织造成损伤，而且操作容易，可行性强，被认为是近年来有较好利用价值和前景的心肌保护方法，在临床应用上将有广阔的前景。

2 RIPOC的作用机制

目前，已经了解的RLIPOC作用机制理论包括体液及神经理论，其二者共同涉及因素包括三大方面：（1）起始因子，包括腺苷、阿片肽、炎症因子、活性氧、缓激肽、乙酰胆碱、内源性一氧化氮、组织因子等。（2）调节通路，包括环鸟苷酸（cGMP）/蛋白激酶G（PKG）、磷脂肌醇信号途径（PKC通路）、PI3K/Akt信号、细胞外信号调节激酶1/2（ERK1/2）通路、丝裂原活化蛋白激酶（MAPKs），JAK/STAT通路、细胞内钙离子超载等。（3）效应因子，包括线粒体通透性转换孔（MPTP）、线粒体ATP敏感性钾离子通道等。

2.1 起始因子

2.1.1 腺苷 腺苷是由腺嘌呤的N-9与D-核糖的C-1通过P糖苷键连接而成的化合物，腺苷的受体广泛存在于心肌细胞和血管内皮细胞中。RLIPOC能够通过增加血管内皮的腺苷释放，延长腺苷结合腺苷受体的时间，从而起到保护作用。Kerendi等[7]报道，在RLIPOC大鼠的心肌I/R模型中，心肌再灌注前给予5 min肾缺血再灌注，能减低心肌再灌注损伤后梗死范围，减少3 h再灌注末心肌组织肌酸激酶含量，其中涉及的机制就是内源性腺苷受体的激活。因此，腺苷被认为在RLIPOC的心肌保护中发挥了重要作用。有研究表明，腺苷是由局部缺血组织释放，经过血液循环，与远端器官相应的腺苷受体结合后，抑制局部性及全身性炎症反应来介导保护作用，其中局部缺血组织也可释放神经激活信号，从而介导神经通路来保护远端器官[11]。

2.1.2 阿片肽 阿片肽受体是一种7次跨膜的G蛋白偶联受体，分布在心脏的主要是μ受体和σ受体。骨骼肌缺血后已证实能够释放的阿片类药物[12]。远端肢体缺血后，可释放内源性阿片类物质，通过体液及神经通路，与心脏的μ受体和σ受体结合，激活PI3K/Akt和ERK信号途径来诱导的心肌保护。实验表明，σ阿片类受体拮抗剂强啡肽进行的研究中，使用受体拮抗剂加重了心肌缺血再灌注过程中的损伤，该研究说明阿片类受体在RLIPOC对缺血器官再灌注损伤中起了十分关键的作用[13]。

2.1.3 活性氧 活性氧是指氧的某些代谢产物和一些反应的含氧产物，主要有O2-、H2O2等。活性氧中有些自由基若不配对电位与氧则称为氧自由基。从化学的活性来说，二者同义。心肌I/R有活性氧的细胞毒性作用参与其中，RLIPOC的心肌保护作用可能是活性氧自由基的生成减少，提高了组织的抗氧化能力。最近研究表明，RLIPOC可通过减少活性氧的产生和衰减氧化剂来实现心肌保护[14]，实现与RIPC相似的心肌保护作用。氧自由基可以介导炎性反应，促进转录因子如NF-κB的释放，刺激的冠状动脉血管内皮黏附分子的表达。一项研究表明，予以一侧股动脉缺血5 min后再灌注同时恢复缺血冠状动脉灌注，发现RLIPOC的心肌保护作用与丙二醛反应产物水平降低相关[15]。这一结论表明，RLIPOC的心肌保护作用是通过在心肌的梗死区域中衰减脂质过氧化来实现的，而这个机制也被认为是RLIPOC心肌保护的重要组成部分。尽管大量实验研究RLIPOC对缺血器官再灌注损伤的保护作用主要是通过阻止了氧自由基的释放，但还需要进一步研究氧化剂的来源和证实RLIPOC衰减自由基的物种。

2.1.4 炎症因子 心肌I/R后发生的炎性反应是缺血性心脏病病理生理过程中十分重要的部分，缺血再灌注的整个过程导致炎症细胞的募集、迁徙，趋化因子、细胞因子及黏附分子等炎症介质表达上调。有研究已经表明，心肌I/R后在心肌梗死区域内出现了嗜中性粒细胞的迁移和积聚，嗜中性粒细胞积累的过程开始于再灌注早期，并持续24 h[16]。此外，有研究表明，中性粒细胞的活性以及在梗死区域的积累，与梗死面积直接有关[17]。RLIPOC可减少中性粒细胞在梗死区域聚集的风险[18]。RLIPOC调节循环单核细胞，下调白细胞促炎通路，减少中性粒细胞黏附，降低细胞吞噬功能和促炎细胞因子的反应。并降低了核转录因子-kappa B（NF-κB）的磷酸化，减少炎症细胞迁移到梗死区域，减少局部炎性细胞因子信号，减少组织单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）的表达，降低肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白介素-1（IL-1）等炎症因子的水平，从而减少心肌I/R[10]。在最近的研究中，在发生心肌缺血后，每天通过肢体缺血重复处理可见嗜中性粒细胞的活化程度和促炎性反应明显下调[19]。

2.1.5 内源性NO NO是作为一种新型生物信使分子，广泛分布于生物体内各个组织器官中。NO是一种极不稳定的生物自由基，结构单一，分子量小，常温下为气体，具有脂溶性，能够迅速通过细胞膜进行扩散。已经报道过在心肌I/R小鼠模型中，心肌缺血再灌注前5 min吸入NO，可减少心肌I/R的心肌梗死面积。NO的作用机制主要是其抗炎作用，通过增强鸟苷酸环化酶和ADP-核糖聚合酶活性来抑制血小板和中性粒细胞活化，减少炎症因子的聚集，减少心肌的梗死面积，促进心肌收缩力的恢复[20]。

另外均有相关报道表明，乙酰胆碱[21]、缓激肽[22]在心肌I/R中的保护作用，但与其相关联的具体机制还有待进一步阐明。

2.2 调节通路 虽然目前RLIPOC对心肌缺血再灌注的确切机制目前尚不确定，但现在已知有多个信号通路在I/R的细胞死亡和存活之间存在动态平衡，其中研究较多的通路cGMP/PKG、PKC通路、PI3K/Akt信号、ERK1/2通路、细胞内钙离子超载等。在心肌I/R大鼠模型中，RIPOC引起的心肌cGMP含量升高，cGMP含量在后处理的心脏比非预处理心脏高，可见I/R与升高的心肌cGMP的含量相关联。PKG于cGMP结合可导致PKG磷酸化，抑制MPTP及ATP敏感钾通道（mKATP）的开放，减少细胞凋亡[18]。PI3K/Akt信号转导途径被认为是参与控制细胞生存的最重要的信号传导途径。Akt作为PI3K的关键调节剂，可转导心肌细胞的抗凋亡信号，通过激活的Akt可在心肌I/R中抑制心肌细胞凋亡，上调B淋巴细胞瘤-2（Bcl-2）蛋白的表达和下调促凋亡基因Bax表达，抑制天门冬半胱氨酸和半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶-3（caspase-3）的表达，从而减少梗死面积，起到心脏保护作用[23]。Darling等[24]发现，使用ERK1/2信号通路的抑制剂PD98059能够阻断IPOC对缺血器官再灌注损伤的保护作用，证实ERK1/2信号通路确实参与了IPOC对缺血器官再灌注损伤的保护作用。RLIPOC确切的通路机制及其下游靶点目前仍不清楚，有待学者的进一步探索研究。

2.3 效应因子

2.3.1 MPTP 心肌I/R触发许多促死亡信号通路上关键在于线粒体[25]。因此，心肌缺血再灌注后导致的线粒体功能障碍被认为是细胞死亡的主要机制之一。心肌I/R后复氧的心肌细胞线粒体基质中出现了多余的钙离子和活性氧自由基的积累，进一步触发MPTP的开放。MPTP的开放导致水和钙离子持续流入线粒体，线粒体膜电位失衡，同时解偶联氧化磷酸化作用，最终导致线粒体膜破裂，从而激活坏死信号的联级反应。因此，MPTP已被确立为I/R后细胞坏死的重要介质。一旦MPTP开放可能导致心肌等不可逆的组织或器官损伤[26]。

2.3.2 线粒体ATP敏感性钾离子通道 RLIPOC通过内皮保护的关键是线粒体ATP敏感性钾通道的激活[27]。Okorie等[28]证明，RLIPOC的血管内皮及心肌保护是通过抑制线粒体通透性转换孔来开放线粒体mKATP。其他重要机制也可能有助于这一调节过程，但是这种保护作用至少部分上调其抗细胞凋亡的能力。

3 RLPOC的临床研究

RLIPOC对心肌的保护作用是目前国内外临床研究的新点及热点。2011年Jiménez-Navarro等[29]对行经皮冠状动脉介入治疗（PCI）的320例患者进行了一项随机对照，受试者单盲的临床试验。处理组受试者在PCI后通过在上臂捆绑血压计袖带，加压充气至200 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa）、维持5 min、放气5 min，共计3个循环，建立RLIPOC模型；对照组捆绑不充气。研究发现，RLIPOC组的患者24 h的肌钙蛋白Ⅰ和CK-MB的含量明显低于对照组，同时也发现处理组的患者12个月再次因心血管不良事件的住院率较对照组低。2011年Brevoord等[30]对195例行冠脉旁路移植术（CABG）的患者进行了一项随机对照，研究者及试验患者多盲的临床研究。RLIPOC处理方法：在主动脉开放灌注之前予以血压计捆绑上臂5 min、缺血5 min、灌注的3个周期循环。RIPC处理方法：CABG术前予以血压计捆绑上臂5 min、缺血5 min、灌注的3个周期循环。研究发现，RLIPOC的患者与RIPC的患者相似，均降低肌钙蛋白Ⅰ的含量，减少了术后心房颤动的发生率、重症监护病房（ICU）观察时间以及3个月和1年后远期不良心血管事件的发生率。2013年Grimi等[31]对100例左前降支闭塞的冠心病患者（心电图提示ST段抬高）进行了一项随机对照试验，研究发现，RLIPOC+PCI组的患者较单纯PCI患者的心电图ST段明显下降，CK-MB降低，另外3～5 d后对两组患者行心脏磁共振提示心脏水肿体积也较单进行PCI患者的小。2013年Zhong等[32]对35例行开放直视下手术的先天性心脏病患儿进行了一项随机对照的临床研究，即受试患儿在主动脉开放之前通过血压计袖带捆绑下肢，加压充气至200 mm Hg、维持5 min、放气5 min，共计3个循环。研究结果显示，RLIPOC组患儿术后的肌钙蛋白Ⅰ、CK-MB等血清学指标明显低于对照组，在ICU观察时间及术后住院时间也短于对照组。该研究也是临床心脏外科手术首次在国内得到应用。从多方面研究可知，RLIPOC在临床应用上有3个优势。首先，RIPC和IPOC的心肌保护作用已经得到实验证明。然而，由于RIPC需要在心肌局部缺血前进行处理，临床上无法判断心肌缺血时间，其应用受到相应限制。但RLIPOC可以在突然发生急性心肌缺血之后进行使用，更接近临床发病案例。骨骼肌放置止血带造成肢体缺血到心肌恢复灌注的时间更容易被医生掌控，解决了临床操作时间选择的问题。其次，IPOC需对缺血心肌进行有创操作，其临床应用也受到相应限制。RLIPOC不需要直接在心脏上进行有创操作，可简单地通过充气血压袖带诱导远端骨骼肌局部缺血，其发生医源性血栓的形成和血管损伤的危险相应较低，避免发生冠状动脉破裂或粥样斑块脱落等并发症。最后，RLIPOC过程成本低效益高，可以通过常规设备来实现，不需要独特的设备或药物。

4 展 望

RLIPOC作为一项安全、简单、有效的处理措施，已在动物相关实验得到证实，并逐渐应用于肝脏、肾、脑、心脏等器官再灌注损伤的临床保护中。但目前RLIPOC对于冠心病临床治疗的保护研究仍较少，需在以后的研究中得到更多大型、多中心的临床试验来验证RLIPOC的心肌保护作用及其临床治疗效果。

综上所述，目前已有大量研究证明RLIPOC能够减少心肌I/R，具有明显的心肌保护作用。为临床上冠心病患者缺血心肌恢复灌注后损伤提供了一种新型的心肌保护手段，相比IPC和IPOC，RLIPOC具有操作简单、非侵入性、费用低廉、时间容易掌控等优势，在临床应用上有广阔前景。但目前RLIPOC的心肌保护机制尚未完全阐明，且RLIPOC同RIPC的信号调节通路、释放物质存在哪些差异及关联；RLIPOC对结合有糖尿病等其他模型是否同样具有心肌保护作用等，都有待进一步更深入的研究。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2015.06.017

：A

：1009-5519（2015）06-0847-04

2014-11-30）

湖南省自然科学省市联合基金（B2013-042）。

袁乐宏（1987-），男，湖南益阳人，硕士研究生，主要从事心肌保护方面的研究；E-mail：84954917@qq.com。