远隔缺血适应心肌保护作用的机制及临床应用

李宇炀 综述 王煜 审校

昆明医科大学附属延安医院，云南 昆明 650032

远隔缺血适应(remote ischemic conditioning，RIC)指部分器官短时间内受到一次或多次短暂性缺血缺氧刺激后诱导该器官外其他脏器对严重缺血缺氧事件耐受性提高，实现保护效应[1]。RIC所产生的保护效应在肾、脑、心脏等多个器官得到了验证，其中RIC的心肌保护效应尤为引人注目。本文将根据目前研究的结果，对远隔缺血适应心肌保护效应的机制及临床应用进行阐述。

1 发展历史

1993 年PRZYKLENK 等[2]研究发现：反复短暂阻塞狗冠脉回旋支后可减轻后续前降支的致命缺血，由此提出远隔缺血处理(remote ischemic conditioning，RIC)的概念。研究初期，该概念触发器官局限于心脏内远隔血管，触发生物局限于同一生物体内，触发时间局限于严重缺血缺氧事件前，触发条件局限于缺血缺氧。此后多项研究逐渐扩宽RIC 的概念，深入探索了RIC发生发展机制，从而推广了RIC的临床应用。

1.1 触发器官：从心脏内远隔血管推广至心外器官 多项实验将RIC 的触发器官推广到肝脏、肠系膜等多个心外器官，其中2002 年KHARBANDA 等[3]将RIC 推广至短暂肢体缺血，为其后大规模的RIC 临床应用提供了一种安全可靠、简单易行的方案。

1.2 触发生物：从同一生物扩展到异体生物 JENSEN等[4]研究发现，对糖尿病患者和非糖尿病患者行远隔缺血适应后取其血清，将血清作用于离体兔心脏后再对离体兔心脏行缺血再灌注，其心肌梗死面积较对照组明显减少，证实了RIC 后血清作用于异体生物同样能具有心肌保护效应，提供了跨物种保护的证据。LIEDER等[5]研究证实，在对猪行RIC后取出血液作用于离体鼠心脏，RIC 后血液能够有效减少离体鼠心脏的心肌梗塞面积，增加磷酸化信号转导和转录激活因子3的表达，实现心脏保护。

1.3 触发时间：从缺血缺氧事件前到缺血缺氧事件前、中、后 RIC的应用时间从最初的严重缺血缺氧事件前扩宽到了缺血缺氧事件后再灌注前、中、后，分别称为远隔缺血预适应(remote preconditioning，RIPreC)、远隔缺血时适应(remote perconditioning，RIPerC)与远隔缺血后适应(remote postconditioning，RIPostC)，有效地扩宽了RIC的临床应用范围。

1.4 触发条件：从缺血缺氧到非缺血缺氧性刺激 初期研究认为缺血缺氧是RIC 的必要触发条件，而目前研究认为，机械刺激、药理学刺激、电刺激等非缺血缺氧性刺激同样可触发RIC[1]。

2 RIC中的神经传导机制

目前研究认为，RIC 的保护作用依赖于神经传导通路，若切断神经传导通路，RIC的心脏保护效应会被抵消[6]。但相对体液机制而言，对神经传导机制的研究仍较少，具体机制及作用途径尚未明确。

2.1 交感神经 缺血再灌注发生时，交感神经过度激活，造成心肌β-肾上腺素受体过度活跃，去甲肾上腺素过度释放，导致心肌收缩增加、心肌耗氧量增加，进一步加重心肌缺氧缺血。目前研究认为，RIC能够预先提升交感神经活性，预处理心脏心肌β-肾上腺素受体，使其敏感性下降、耐受性上升，从而减少缺血再灌注时交感神经的激活[6]。LAMBERT 等[7]研究证实，在志愿者前壁缺血20 min后行RIC能够有效减弱交感神经激活。

2.2 迷走神经 迷走神经的激活在RIC 中起到了重要作用。BUCHHOLZ等[8]研究认为，在严重缺血缺氧事件发生前激活迷走神经，能够激活蛋白激酶B/糖原合成激酶3(即AKt/GSK-3)信号通路；在严重缺血缺氧时间后激活迷走神经，能够激活7-烟碱乙酰胆碱受体和Janus 蛋白酪氨酸激酶2 (即JAK2)，实现心脏保护效应。但对于迷走神经在RIC中作用的研究多在大鼠等啮齿动物等实验动物身上开展，对于大型哺乳类动物的研究较少，LIEDER 等[9]证实，对大鼠行双侧迷走神经切断术能够取消RIC 的心脏保护效应，但对于猪来说，双侧迷走神经切断术未能完全消除RIC的心脏保护作用。

2.3 外周神经 JENSEN 等[4]研究发现，将RIC处理后血清作用于离体兔心脏，有周围神经病变的糖尿病患者组血清所产生的心肌保护效应较弱，无周围神经病变的患者组血清产生的心肌保护效应较强。

2.4 瞬时受体电位香草酸受体1 (transient receptor potential vanilloid 1 receptor，TRPV1) TRPV1是一种重要的伤害性感受受体，主要分布于感觉神经元及其纤维末梢的非选择性阳离子通道，可被辣椒素、伤害性热刺激和质子等激活。周波等[10]研究认为，TRPV1受体可能通过抑制线粒体通透性转换孔开放开放等多种途径减少心肌细胞凋亡发挥其心肌保护效应。

3 RIC中的体液机制

远隔器官进行多次短暂缺血再灌注后，远隔器官局部可释放因子进入血液循环作用于靶器官，从而发挥保护作用，本文仅阐述部分因子。

3.1 基质细胞衍生因子-1 (SDF-1α) SDF-1α是一种细胞趋化因子，受体为趋化因子受体CXCR4。SDF-1α可介导多种干细胞归巢新生血管、修复损伤内皮、促进血管新生、减小心梗面积[11]。

3.2 一氧化氮(NO)及一氧化氮合酶(NOS) 一氧化氮分内源性和外源性两种，其中内源性一氧化氮在缺血再灌注损伤中起组织保护作用。NO生成需要一氧化氮合酶的参与，一氧化氮合酶有3种类型：内皮型(eNOS)、神经元型(nNOS)、诱生型(iNOS)，主要为iNOS 及eNOS 参与RIC，内源性NO 的生成依赖于eNOS。eNOS 激活产生内源性NO，激活形成环磷鸟嘌呤核苷(cyclic guanosinc monophosphate，cGMP)，通过激活蛋白激酶G、蛋白激酶C等在内多种蛋白激酶，从再灌注损伤挽救激酶(reperfusion injury salvage kinase，RISK)信号通路和生存活化因子增强(survivor activating factor enhancement，SAFE)信号通路影响线粒体通透性转换孔(mPTP)以及线粒体依赖ATP敏感钾通道(mKATP)通道，实现心肌保护。SANTANA等[12]研究证实，通过阻力运动实现的RIC 能够限制eNOS 解偶联，从而有效降低心肌再缺血损伤。

3.3 MicroRNA(miRNA) miRNA 是一类非编码性的调节性RNA 分子，参与了多种心脏病理改变(如缺血再灌注损伤、心脏肥大、心肌病、心功能衰竭、心律失常)，研究发现，多种miRNA(miR-1、miR-20、miR-21、miR-24、miR-144、miR-210)可能参与了缺血预适应[13]。

4 RIC 中体液机制与神经机制的相互作用

已有大量研究证实体液途径、神经反射途径在RIC中的存在，但单一途径无法解释全部研究结果，神经反射途径与体液途径存在相互作用，目前研究认为体液因子可能存在于神经反射途径下游[1]。在远隔器官造成损伤(包括缺血性损伤和非缺血性损伤)可激活传入神经，引起心脏保护因子的释放和/或通过中枢发出信号，激活传出神经，释放心脏保护因子，但具体作用机制仍待研究。

5 RIC心脏保护效应的主要临床应用

RIC 能够在许多心血管手术中应用，多用于围手术期，其效应在择期接受冠状动脉旁路移植术(CABG)、冠状动脉介入术(PCI)等多个领域得到了临床试验数据支持。

5.1 运用于冠状动脉介入术 目前多数研究认为，RIC应用于PCI前不仅能即时发挥心脏保护效应，还能减轻手术并发症，改善远期预后。GONG 等[14]对涉及3 165 例ST 段抬高型心肌梗死患者的14 项研究进行荟萃分析后发现，STEMI 患者在行急诊PCI 前进行RIPC能够有效减轻心肌水肿、增加心肌挽救指数、减少主要心血管不良事件发生率。除了心肌保护作用外，RIC 的多器官保护效应能够减轻术中肾脏、肝脏、肺等器官的损伤。PRANATA 等[15]认为：在行PCI 术前进行RIC 是降低造影剂肾病(CIN)风险的有效方法。

5.2 运用于冠状动脉旁路移植术 2007年HAUSENLOY 等[16]使用袖带充气至200 mmHg (1 mmHg=0.133 kPa)使患者右上肢实现短暂缺血缺氧持续5 min后再放松5 min，持续3 个周期，后再行冠状动脉旁路移植术(CABG)，首次将RIC 应用于CABG 术中，并于术前和术后6 h、12 h、24 h、48 h、72 h测量血清肌钙蛋白T(cTnI)浓度，结果显示RIC可在术后显著减少cTnI释放。RIC 不仅能够在CABG 术后即刻实现心脏保护，而且其心脏保护效应将持续存在，KLEINBONGARD 等[17]在一项随访时间接近9 年的研究中发现，RIC能够降低CABG手术患者的全因死亡率。

5.3 运用于先天性心脏病手术 WU等[18]研究发现，对法洛四联症患儿在体外循环心脏骤停(CPB)前行RIC 可以减轻患儿心脏线粒体损伤，减少血清炎性细胞因子和心脏损伤标志物的释放，改善患儿短期预后。RIC 在先天性心脏病手术中的临床试验仍较少，需要进一步排外混杂因素，研究其机制及应用方法。

5.4 运用于心脏移植 VERDESOTO RODRIGUEZ 等[19]研究发现，受体猪行RIC 可减少心脏移植后供体心脏的缺血再灌注损伤，提示RIC 可应用于心脏移植领域。但相关基础实验及临床试验仍较少，需要进一步探讨其机制及应用。

5.5 运用于心衰患者 既往对于RIC 临床应用的研究多集中于短时间内多次阻断远隔器官实现心脏保护效应，今年来有不少学者将目光转向重复多次行RIC，并尝试应用于心衰患者。CHEN 等[20]研究发现，6 周RIC 训练能够改善慢性缺血性心衰患者的心功能及心率变异性。

5.6 运用于减轻蒽环类药物诱导的心肌毒性 在癌症患者的治疗方案中，蒽环类药物占据重要地位，而由蒽环类药物所引起的心脏毒性是一个难以解决又不得不面对的难题。HEUSCH 等[21]对实验组猪进行远程缺血预处理(RIPC)后在冠状动脉内注射阿霉素，行心脏核磁共振检查后提示RIPC 组左室射血分数较对照组明显升高，间质纤维化程度较轻，考虑RIPC 能够有效减轻蒽环类药物所引起的心脏毒性早期的线粒体破碎及自噬失调。

5.7 运用于败血症性心肌病 HONDA等[22]研究表明，RIC能够通过减少炎症介质/抑制炎性信号通路等方式减少败血症性心肌病所造成的心脏损害，改善心室功能，提升心输出量，实现心脏保护；同时能够兼顾保护肝功能及肾功能，提升了生存率。且该实验将单次RIC(即在败血症心肌病模型制备之前进行RIC)与每日重复RIC 做对比(即除首次RIC 后重复RIC 训练5 d)对比，发现每日重复RIC 组的生存率较RIC 组进一步提高，由此提出慢性RIC 在改善败血症性心肌病方面可能具有更多益处。

5.8 生理性缺血训练 有研究在RIC的基础上提出了生理性缺血训练(physical ischemictraining，PIT)的概念，强调长期运动训练反复作用于正常肌肉，造成重复多次暂时缺血，能够有效地帮助心脏形成侧枝循环，产生心脏保护效应[23]。与传统的RIC相比，PIT具有简单易行、安全有效的特点，成为近期研究的热点话题。

6 小结

作为一种安全、简单、有效的心脏保护措施，RIC的临床应用前景较大。随着对RIC机制探索的逐步深入和大量的临床试验开展，RIC 已逐渐体现出其重要性及有效性。但目前RIC心脏保护效应的机制仍不完全明确，在基础研究转化为临床应用的道路上遇到了一些障碍，仍需要基础实验及临床试验进一步探讨其中机制及原因。