远隔缺血适应心脏保护作用的神经机制

李世家，王贵松

急性ST段抬高型心肌梗死（STEMI）是冠状动脉粥样硬化性心脏病（冠心病）患者的主要死亡原因[1]，早期再灌注治疗包括溶栓和直接经皮冠状动脉介入治疗（PCI）是其最为有效的治疗手段。然而，再灌注治疗过程中无法避免的缺血再灌注损伤（IRI）所致的心肌细胞坏死或凋亡，在最终心肌梗死面积中所占比例达50%[2]，严重影响STEMI患者的近期和远期预后。一直以来，探索减轻缺血再灌注损伤的心肌保护措施成为冠心病防治领域的研究热点。近年来，一系列基础和临床研究证实远隔缺血适应（RIC）对STEMI患者是一种有效的心脏保护策略，可改善患者心脏功能和临床预后[3,4]。RIC通过对远隔组织或器官（如肢体）循环实施短暂缺血和再灌注，对心、脑等重要器官发生的严重致命性缺血损伤产生保护作用，尤其可以减轻早期再灌注治疗对STEMI患者所造成的心肌缺血再灌注损伤。目前研究认为，RIC的心脏保护作用主要是通过神经途径和体液途径及二者协同作用，将一些信号分子由远隔器官传送至心脏而实现的，其中神经途径可能处于相对主导地位。本文对RIC心脏保护作用的神经机制作一综述。

1 远隔缺血适应的心脏保护作用

根据对远隔器官或组织实施短暂缺血/再灌注的时机将RIC分为三种类型：①远隔缺血预适应（RIPC），即对远隔器官反复缺血/再灌注处理在心肌持续缺血前实施；②远隔缺血后适应（RIPostC），即远隔器官缺血适应在持续心肌缺血一定时间后再灌注开始的短时间内实施；③远隔缺血间适应（RIPerC），即远隔器官缺血适应在持续心肌缺血发生后、再灌注开始前实施[5]。实验研究采用不同心肌缺血再灌注动物模型证实，肢体远隔缺血预适应、间适应、后适应均可缩小心肌梗死面积、降低心律失常发生率[6-9]。然而，STEMI患者冠状动脉发生急性闭塞的时间不可预测，远隔缺血预适应无临床可行性，对STEMI患者实施远隔缺血适应的临床研究主要集中在远隔缺血间适应和后适应。远隔肢体缺血间适应可在STEMI患者于入院前或入院后实施，远隔肢体缺血后适应则于直接PCI中梗死相关血管（IRA）开通即刻进行。目前已有一系列随机对照临床试验对接受直接PCI的急性STEMI患者实施RIC的心肌保护作用进行了评价。最新临床研究和荟萃分析结果显示，RIC可减少STEMI患者心肌生化标志物释放水平、改善心电图ST段回落率、降低主要不良心脑血管事件发生率[3,4]。越来越多证据表明，RIC有望成为减轻STEMI患者早期治疗缺血再灌注损伤的一种有效的辅助措施。

2 远隔缺血适应心脏保护作用的神经机制

2.1 远隔缺血适应神经机制的发现实验研究初步证实，远隔组织短暂缺血/再灌注后释放的某些信号分子可通过神经途径和体液途径传送至心脏而发挥作用。早在1996年Gho等[10]发现应用神经节阻滞剂六钾铵可抑制肠系膜动脉缺血对心肌的保护作用，这一发现为探索RIC心脏保护作用的神经机制提供了依据。2010年Gourine等[11]在大鼠心肌缺血再灌注模型上发现，于实施RIPC前15 min时切断股神经和坐骨神经可抵消RIPC的心肌保护作用，进一步证实了神经途径的参与。2013年Donato等[12]在兔心肌缺血再灌注模型上实验中发现，切断脊髓比单纯切断股神经和坐骨神经可更彻底的消除RIPC缩小心肌梗死面积的心脏保护作用，提示RIC的保护作用需要完整感觉传入神经通路的存在。

2.2 远隔缺血适应中交感神经系统的作用心脏自主神经系统由感觉传入神经和传出神经包括交感神经和副交感神经组成，交感神经主要通过释放神经递质与心脏相应的受体结合来调控心脏的兴奋性、节律性和收缩力。交感神经末梢与心肌细胞形成突触联系，可释放去甲肾上腺素，引起心肌细胞钙内流产生正性肌力作用，同时加重心肌梗死患者缺血再灌注损伤。有关RIC心脏保护中交感神经机制的研究相对较少，且缺乏直接证据。Oxman等[13]在大鼠心肌缺血再灌注模型中发现，肢体缺血预适应组血浆去甲肾上腺素水平于再灌注时未达到其基线水平，且显著低于对照组（P＜0.05），提示去甲肾上腺素参与了肢体缺血预适应的过程，而去甲肾上腺素是由交感神经兴奋所释放，因此推测其心肌保护机制可能与RIC预先使交感神经产生适应有关。Lambert等[14]在健康受试者中观察了RIPC对缺血再灌注损伤引起交感神经反应的影响。先对左下肢进行两个周期缺血（5 min）/再灌注（5 min），立即应用血压表袖带对左上肢加压至200 mmHg（1 mmHg=0.133kPa）持续20 min后造成肢体缺血，释放左上肢血压袖带再行灌注20 min，观察右下肢肌肉交感神经活性、左手指反应性充血情况，检测红细胞生成的还原型谷胱甘肽和血浆一氧化氮浓度。结果表明，RIPC能延迟肌肉交感神经活性的增加、降低缺血反应性充血指数、预防氧化应激所致红细胞标志物的产生和一氧化氮合成的减少。由此推断，RIC可减少交感神经的激活，减轻缺血再灌注损伤。然而，RIC在缺血性心脏病和急性心肌梗死患者中的心脏保护作用与交感神经激活间的关系，尚需更多基础和临床研究进行证实。

2.3 远隔缺血适应中迷走神经的激活心脏迷走神经曾被认为仅分布于窦房结、房室结和心房组织，后来证实在心室肌组织中亦有胆碱能神经的存在，迷走神经激活可降低心室肌收缩力[15]。目前研究显示，RIC的心脏保护作用与迷走神经激活密切相关。Gourine等[11]研究中也同时证实了切断双侧迷走神经会使RIC的心脏保护作用消失。Basalay等[16]为探索双侧迷走神经是否同等重要，在大鼠心肌缺血再灌注损伤模型中进行了一项研究。将大鼠左冠状动脉闭塞30 min造成心肌梗死后，予以再灌注120 min，分别在冠状动脉闭塞前25 min和闭塞后10 min阻断双侧股动脉15 min，实施远隔缺血预适应（RIPC）和远隔缺血间适应（RIPerC）。结果显示，在心肌梗死发生前40 min行双侧迷走神经切断术可消除RIPC或RIPerC的心脏保护作用，而单侧右或左迷走神经切断术使RIPerC诱导的心脏保护消失，对RIPC的心脏保护无影响，提示RIPC可借单侧迷走神经活动发挥保护作用，而RIPerC的保护作用则需双侧迷走神经共同参与。因此，RIC中迷走神经的激活起到至关重要的作用，且其心脏保护作用依赖于迷走神经通路的完整性。

基于上述研究发现，Uitterdijk等[17]在猪心肌梗死模型中观察了迷走神经刺激（VNS）对梗死面积和无复流的影响，并初步探讨了其作用机制。研究结果表明，于再灌注前5 min起给予VNS持续到再灌注后15 min，梗死面积从假手术组的67%±2%降至VNS组的54%±5%，无复流面积从假手术组的54%±6%降至VNS组的32%±6%，提示VNS可能成为减轻心肌梗死再灌注损伤的一种新型辅助疗法。研究同时表明，其心肌保护作用不能用VNS所引起的心率减慢来解释，而在一氧化氮合成酶抑制剂左旋亚硝基精氨酸（LNNA）存在的情况下，VNS减少梗死面积和无复流面积的作用不复存在，提示一氧化氮可能在其中起到重要作用，但VNS介导心脏保护作用的分子基础尚需进一步探讨。

3 远隔缺血适应心脏保护作用中神经与体液机制的协同作用

Dickson等[18]用远隔缺血适应处理过的兔血浆灌流未经处理兔的离体心脏，可明显缩小心肌梗死面积，首先揭示了RIC的体液机制。Konstantinov等[19]采用猪心脏移植模型，对受体猪进行远隔肢体缺血适应可减小去神经化移植心脏的心肌梗死面积，进一步为体液途径的存在提供了证据。Lim等[20]在心肌梗死小鼠模型中证实，股静脉阻断联合股神经和坐骨神经切除可完全消除RIC的心肌保护作用，而单独股神经或坐骨神经切除仅部分消除RIC的保护作用，从而首次提出RIC的心脏保护作用由神经和体液机制共同参与的假说。

研究证实，RIC产生的体液因子如腺苷、缓激肽、降钙素基因相关活性肽等[21,22]可刺激心内膜的神经末梢且活化心内膜上的相应受体，激活一系列细胞内信号通路，产生心肌保护作用[23-26]，其中蛋白激酶C（PKC）是一种重要的信号分子[27,28]。Gross等[29]在大鼠模型中首次发现，神经系统的PKC-γ与心肌局部组织的PKC-ε的相互作用在心肌保护信号传导中发挥了重要作用。

神经机制与体液机制在RIC中究竟哪条途径起主导作用呢？研究表明，直接刺激远隔器官或组织的感觉传入神经获得离体的血浆透析液可以重现RIC的心脏保护作用[30,31]，表明刺激外周感觉传入神经可能导致循环中保护性体液因子的释放。Pickard等[32]研究发现，接受双侧颈部迷走神经切断术或应用神经节阻滞剂六甲铵或毒蕈碱拮抗剂阿托品的大鼠经肢体RIPC处理后，其血浆透析液灌注到心肌梗死大鼠模型中，不能减少心肌梗死面积，心脏保护作用消失。而Basalay等[33]最新研究发现，远隔缺血适应产生的胰高血糖素样肽-1（GLP-1）作为一种体液因子发挥心脏保护作用，但这种保护作用依赖于迷走神经支配的完整性。由此推断，RIC中体液保护因子的释放一定程度上取决于迷走神经的激活，而心脏保护性体液因子产生于神经途径的下游。

RIC是个精细的调控过程，体液因子能激活心内膜神经末梢进而激活一系列信号通路，而神经阻滞又可导致心脏保护作用消失。目前人们所能接受的观点是RIC所产生的心脏保护作用是神经和体液机制共同调节实现的，二者相互依赖、协同作用，但神经机制似乎处于相对主导的位置，其中迷走神经的激活是最为关键的环节。

4 小结

RIC因操作简便、安全、无创而成为迄今较为理想的心脏保护策略之一，其心脏保护作用已得到临床研究证实，有望成为心肌梗死患者早期再灌注治疗的有效辅助措施。对RIC心脏保护机制的深入探讨是目前一项重要的研究任务，全面而清晰的理解其神经和体液机制及分子信号的传导通路，对未来更好的开展临床研究和普及应用均有重要指导价值。