远程缺血预处理心肌保护作用机制研究进展

孙　妮，王　颖 综述，王寿勇 审校

(重庆医科大学附属儿童医院麻醉科/儿童发育疾病研究教育部重点实验室/儿科学重庆市重点实验室/重庆市儿童发育重大疾病诊治与预防国际科技合作基地，重庆 400014)



远程缺血预处理心肌保护作用机制研究进展

孙妮，王颖 综述，王寿勇△审校

(重庆医科大学附属儿童医院麻醉科/儿童发育疾病研究教育部重点实验室/儿科学重庆市重点实验室/重庆市儿童发育重大疾病诊治与预防国际科技合作基地，重庆 400014)

[关键词]远程缺血预处理；心肌保护；作用机制

1986年，Murry等[1]在犬冠状动脉阻塞实验中发现，预先给予心脏短暂、轻微的缺血-再灌注处理，可以有效减少冠状动脉阻塞后心肌坏死面积。1993年，Przyklenk[2]等在同类研究中发现，预先给予肢体短暂、轻微的缺血-再灌注处理，同样可以减少冠状动脉阻塞后心肌坏死面积。以心脏为靶器官，上述两种处理过程分别被称为缺血预处理(ischemic preconditioning，IPC)和远程缺血预处理(remote ischemic preconditioning，rIPC)。目前，已经证实，除肢体外，小肠、肾脏、肝脏等多个器官或组织实施rIPC，均对缺血-再灌注心肌具有保护效应。事实上，rIPC已经成为临床上广泛开展的一项心肌保护技术[3-4]，使接受心脏介入、冠状动脉搭桥、体外循环、心脏移植等治疗的患者，从中获益。其中体液机制是最早发现的IPC保护机制。Dickson等[5]研究发现行心脏和肾脏IPC的家兔，其血液能使未经任何处理的家兔心肌梗死面积显著减小，具有类似IPC的心肌保护作用，由此推测rIPC的心肌保护机制可能与体液相关。随后研究又发现，经肢体rIPC处理的家兔，其心脏冠脉灌洗液可显著降低离体心脏灌注模型的梗死面积，促进心肌功能恢复[6]。这些研究结果以不同的方式证实了rIPC心脏保护效应中的体液机制。但是，有关rIPC对心肌产生保护作用的具体机制，目前尚不完全清楚，本文对此进行综述。

1体液机制

1.1腺苷研究结果表明，腺苷可能是rIPC心肌保护体液机制中关键作用因子之一。Leung等[7]研究发现，rIPC后离体心脏灌洗液中腺苷浓度显著增加，而腺苷受体抑制剂可消除rIPC的心肌保护效应。腺苷受体分为A1、A2A、A2B、A3四种亚型，其中位于心肌细胞表面的A1受体可能是腺苷发挥心肌保护作用的主要参与者，A1受体抑制剂可消除rIPC的心肌保护效应，而A3受体抑制剂则不能起到这一作用[8]。另外Zhan等[9]研究认为腺苷各受体之间具有相互作用，A1受体介导的心肌保护作用有赖于A2受体各亚型激活。腺苷介导rIPC心肌保护效应的信号传导通路，既往研究认为可能与PKC、p38MAPK、ERK1/2和PI3-K/PKB有关，但也有研究结果与此相反[10]，表明仍需要更多的研究来阐明腺苷介导rIPC心肌保护的机制。

1.2缓激肽缓激肽目前被认为是除腺苷以外，rIPC心肌保护作用机制的重要内源性触发点。Schoemaker等[11]发现，事先给予缓激肽β2受体拮抗剂HOE-140，能消除夹闭肠系膜rIPC对心肌的保护作用，而若在肠系膜动脉中注射缓激肽可产生类似rIPC的保护效果。缓激肽可与β1、β2缓激肽受体结合，激活P13-K，导致Akt和ERK1/2磷酸化，产生内源性一氧化氮(NO)，激活蛋白激酶G(PKG)，开放线粒体ATP敏感的钾通道(mitochondrial ATP-sensitive K+，mito KATP)，导致活性氧簇(reactive oxygen species，ROS)的产生，后者激活蛋白激酶C(PKC)发挥心肌保护作用。同时，上述过程中产生的内源性一氧化氮可抑制缺血再灌注损伤所导致的白细胞聚集和微血管功能障碍，而降低缺血再灌注的损伤程度[12]。

1.3阿片类物质Lu等[13]研究发现注射阿片类药物吗啡可以模拟rIPC的心肌保护作用，证实了阿片类物质在rIPC保护机制中的作用。之后，Shimizu等[6]采用离体心脏作为研究对象，排除了阿片类药物通过神经机制发挥保护作用的可能，也获得了与在体实验相同的结果，即rIPC后动物的血浆透析液对离体心肌具有保护作用，但在其中加入阿片受体拮抗剂纳洛酮后，保护作用明显减弱，从而明确了内源性阿片类物质也是rIPC体液保护机制的重要参与者。但是，目前对参与rIPC保护机制的阿片受体亚型尚存在争议。Surendra等[8]发现，选择性激活δ或κ阿片类受体，均可以模拟rIPC透析液的心肌保护作用，降低缺血再灌注导致的心肌细胞死亡比例。同时，他们认为内源性阿片肽的保护作用可能是通过阿片类受体与腺苷A1受体相互作用实现的。但Zhang等[14]发现，在下肢rIPC心肌保护模型中，仅有κ受体参与心肌保护机制，δ受体并未参与其中。因此，具体何种阿片受体亚型介导了rIPC心肌保护效应，仍然有待于进一步研究。

2神经机制

除体液因素外，另一rIPC心肌保护机制是神经机制。早期研究发现，神经节阻滞剂六甲铵可消除肠系膜rIPC的保护作用。随后Lim等[15]研究发现，在左股动脉夹闭rIPC预处理对心肌的保护实验中，切断左股神经和坐骨神经后保护作用消失，而仅切除坐骨神经或股神经保护作用减弱。Mastitskaya等[16]发现激活位于脑干迷走神经背核的DVMN受体，可以模拟rIPC的心肌保护作用，而使用毒蕈碱受体阻滞剂阿托品可解除这一效应。这表明迷走节前纤维可能参与了rIPC的心肌保护机制。在此基础上，Donato等[17]发现，电刺激迷走神经预处理可产生类似rIPC的心肌保护作用，明确了迷走神经参与rIPC心肌保护的机制。尽管如此，神经机制如何在rIPC效应中发挥作用尚不清楚，目前认为可能与腺苷，缓激肽，降钙素基因相关肽(GCRP)等刺激传入神经有关[11,18]。

3线粒体机制

3.1线粒体ATP敏感性K+通道[mitochondrial ATP-sensitive K+(KATP)channels，mito KATP]mito KATP通道在介导rIPC保护作用中具有重要地位。rIPC中产生的腺苷、缓激肽、阿片类物质可能通过激活细胞内PKC信号传导通路，最终导致mito KATP通道开放，mito KATP通道可能是rIPC的最终效应器，对缺血再灌注心肌的生存和死亡起重要作用。

3.2线粒体通透性转换孔(mitochondrial permeability transition pore，mPTP)mPTP是由线粒体内外膜上的多种蛋白组成的非特异性、高电导复合孔道。生理情况下，mPTP处于关闭状态，仅对某些离子选择性通透。应激条件下，氧自由基、钙离子、pH升高、ATP降低等，均可诱发mPTP的开放，导致线粒体膜选择通透性破坏，跨膜电位崩解，线粒体内活性氧簇大量进入胞质，最终导致细胞死亡[19]。心肌缺血缺氧时，ATP耗竭、细胞内氧自由基和钙离子大量产生均可诱发mPTP的开放，导致心肌的坏死和凋亡。Heusch等[20]的研究证实，对于正常心肌，抑制mPTP通道的开放具有心肌保护的作用。而Fantinelli等[21]研究证实，rIPC通过抑制mPTP通道的开放，对肥厚性心肌同样具有保护作用。

4炎症反应

心肌缺血死亡后，多种自身抗原暴露，机体炎症因子大量释放，白细胞浸润，炎症反应过度激活，进一步破坏心肌组织，形成恶性循环。rIPC可抑制促炎因子的表达，增加抗炎因子的表达，抑制炎症反应的过度激活，发挥心肌保护作用。Zhang等[22]发现再灌注期间，经rIPC处理的大鼠血清和心肌中促炎因子如TNF-α、HMGB1、ICAM1、IL-1和IL-6水平明显低于对照组。临床上，体外循环前实施rIPC，患者血清促炎因子IL-8、IL-1β以及TNF α水平也显著降低[23]。与此同时，有研究发现，rIPC小鼠血清抗炎细胞因子IL-10水平显著升高，该过程由缺氧诱导因子1(HIF-1)激活IL-10基因转录来实现[24]。使用IL-10抑制剂或敲除IL-10基因后，小鼠rIPC的心肌保护作用消失[25]。

5自由基

自由基可直接激活PKC、p38 MAPK信号通路，并最终激活mito KATP通道发挥保护作用。Weinbrenner等[26]的研究发现，自由基清除剂MPG可以消除单次rIPC的心肌保护作用，但并不能消除三次rIPC的心肌保护作用。但是否应当据此采用程度更强的rIPC处理，尚不明确。

6结语

远程缺血预处理允许通过对非重要器官的短暂、轻微缺血预处理，来为存在潜在损伤的重要脏器提供保护，具有很高的临床应用价值和前景。但远程缺血预处理产生保护效应的机制复杂，目前尚未完全明确，尤其在具体信号通路、基因调控等方面值得深入研究。

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作者简介：孙妮(1988-)，住院医师，硕士研究生，主要从事麻醉临床研究。△通讯作者，Tel：15683827075；E-mail：wangshyong@126.com。

doi:·综述·10.3969/j.issn.1671-8348.2016.06.039

[中图分类号]R614.2

[文献标识码]A

[文章编号]1671-8348(2016)06-0833-03

(收稿日期：2015-06-12修回日期：2015-10-11)