控制性再灌注在缺血再灌注损伤中的应用进展

冉秋林，刘志刚

中国医学科学院北京协和医学院泰达国际心血管病医院心外科，天津 300457

在过去的几十年里，手术和介入治疗等血运重建技术被逐步改进，为心肌梗死和缺血性卒中等缺血性疾病的治疗提供了各种选择，但血运重建后的临床结局仍然不令人满意，缺血再灌注损伤（IRI）可能是主要原因。这种损伤发生于组织缺血后的再灌注过程中，导致一系列有害的炎症反应和组织细胞凋亡坏死，降低再灌注治疗的挽救作用。因此可减轻IRI的方法对于缺血性疾病的治疗至关重要。控制性再灌注（CR）是指控制再灌注液的成分或再灌注条件，减轻或避免IRI。目前，CR的方法有缺氧后处理（HPostC）、控制性高氧再灌注、流量控制再灌注、压力控制再灌注、控制性酸化再灌注和离子控制再灌注。现就CR在IRI中的应用进展进行综述。

1 HPostC

HPostC是将发生缺血缺氧损伤的组织器官暴露于亚致死性低氧条件下，诱导对缺血缺氧的适应性耐受。尽管大量的研究已经确定了HPostC的触发因素和介质，但HpostC诱导保护作用的确切机制仍然知之甚少。DENG等[1]结扎7日龄大鼠左侧颈总动脉并将大鼠置于充满8%氧和92%氮气的常压舱中缺氧2 h诱导缺氧缺血性脑损伤，随后进行5 d的重复轻度缺氧处理。研究表明，大鼠缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）表达升高，脑组织中尼氏染色阳性细胞增多，海马CA1区神经元凋亡显著减少。REN等[2]将大脑中动脉闭塞（MCAO）小鼠放入装有新鲜空气的密闭瓶子中，当小鼠表现出缺氧症状时取出小鼠并置于空气中恢复10 s，重复该过程4次。研究表明，HPostC提高了小鼠脑内葡萄糖和丙酮酸的水平以及三磷酸腺苷与二磷酸腺苷的比值（ATP/ADP），脑梗死面积缩小了45%。ZHAO等[3]将H9c2心肌细胞进行3 h缺氧和2 h复氧模拟缺血再灌注，随后进行3个周期的5 min缺氧和5 min复氧模拟缺血后处理，研究表明，HPostC降低了乳酸脱氢酶和半胱氨酸蛋白3（caspase-3）的活性，上调了HIF-1α蛋白表达，显著提高了H9c2细胞活力。

2 控制性高氧再灌注

ANGELOS等[4]在大鼠离体心脏经历20 min全心持续缺血后用不同氧浓度的Krebs-Henseleit缓冲液进行再灌注，使用电子顺磁共振波谱法定量测定活性氧（ROS）的产生和组织氧分压。研究表明，ROS的产生与再灌注期间心肌组织氧分压以及左心室功能恢复成负相关，而且最大的ROS爆发与最低的组织氧分压有关，这一研究证实了组织氧分压在介导全心再灌注时ROS爆发中的关键作用。PEI等[5]对右侧孤立肾大鼠模型的肾脏进行45 min缺血和24 h再灌注处理，随后将大鼠置于常压高氧（NBO）的密闭舱中7 d，每天吸入50%～55%高浓度氧2 h。研究表明，氧自由基的产生和细胞凋亡显著减少，肾功能和组织病理损伤被显著改善，组织中核因子E2相关因子2（Nrf2）和血红素加氧酶1（HO-1）的表达水平显著提高。LIU等[6]研究表明，在雄性大鼠大脑中动脉的2 h闭塞和24 h再灌注期间给予95%氧和5%二氧化碳，脑梗死体积减少了30%。此外NBO与再灌注前腹腔注射N-乙酰半胱氨酸（NAC）的联合应用使脑梗死体积减少了59%。以上研究表明，控制性高氧具有改善组织缺氧、减少病理炎症、减轻IRI的独特优势。然而，PENG等[7]在解除体外循环（CPB）兔的心脏停搏和主动脉阻断后对心脏进行常氧或高氧再灌注，结果表明，心脏高氧再灌注与较高的氧化应激、炎症、细胞凋亡、心肌损伤有关，表明CPB和心肺复苏后应避免高氧血症，以最大限度地减少心功能不全。

3 流量控制再灌注

当组织细胞在发生严重缺血缺氧后仍然存活时，它们需要一段“热身”期来重新开始代谢活动，而流量控制再灌注会导致代谢状态的逐渐改变。大多数器官模型的研究证实了流量控制再灌注的保护作用，如肺、肾、骨骼肌和心肌等，但该方法的作用机制还有待进一步研究。ZHANG等[8]在急性心肌梗死大鼠模型中的研究表明，逐渐增加再灌注组大鼠比逐渐减少再灌注组和等再灌注组大鼠的细胞凋亡和血清标志物释放显著减少，肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、caspase-8和细胞色素C（Cyt C）的表达水平降低，左心室功能显著改善。XU等[9]研究表明，阻断大鼠大脑中动脉30 min和60 min后，通过缓慢拔出大脑中动脉闭塞丝实现的渐进式血流恢复（GFR）比快速血流恢复（RFR）更能有效地减轻IRI，然而闭塞15 min的大鼠的损伤差异并不明显，提示GFR可能特别适用于治疗处于再通治疗窗口后期的急性颅内大动脉闭塞患者。ZHANG等[10]研究表明，将尼龙单丝插入颈内动脉并轻轻向前移动18 mm以阻断右侧大脑中动脉的血流60 min，随后缓慢拉出闭塞细丝实现GFR干预，与RFR干预相比，GFR干预抑制了MCAO大鼠的转录抑制因子-1沉默转录因子（REST）表达，改善神经功能缺损评分，减轻再灌注时的脑水肿和梗死体积，提高MCAO大鼠的总生存率。

4 压力控制再灌注

血压和缺血再灌注治疗的预后之间存在U型关系，血压不足和过高都不利于缺血再灌注后器官功能的恢复，但目前最佳的再灌注血压目标尚不清楚。KAWASAKI等[11]对315例接受活体供肾移植的患者进行的回顾性分析表明，再灌注后高于140 mmHg的收缩压与更大的尿量有关，对移植物的长期存活有益。JILLELLA等[12]对140例接受静脉溶栓或机械取栓治疗的缺血性脑卒中患者的24 h内再灌注血压进行了单中心回顾性研究，研究表明，在再灌注治疗后的24 h内，较高的收缩压峰值和血压变异性与不良出院结果和住院病死率增加有关，表明缺血组织可能特别容易受到较高血压及血压波动的影响。HONG等[13]对306例有大血管闭塞/狭窄的急性缺血性卒中（AIS）患者的多变量分析表明，较高的基线血压与侧支循环增加、梗死增长减少以及较好的临床结局相关。CHOI等[14]对1 540例AIS患者接受再灌注治疗后24～72 h内的平均血压与临床转归关系进行多变量分析，研究表明，再灌注时低于130/80 mmHg的平均血压与AIS发生3个月后的良好预后显著相关，出现症状性颅内出血和早期神经功能恶化的风险较低。ANSDANI等[15]在一项包括1 361例通过机械取栓成功再灌注的AIS和大血管闭塞患者的多中心回顾性研究表明，收缩压降低仅与脑梗死溶栓治疗后完全再灌注患者不良结局的降低有关，而与不完全再灌注患者的不良结局无关。此外，目前可用于指导不完全再灌注患者治疗的血压数据较少，还需要进一步的临床研究。

5 控制性酸化再灌注

再灌注后处于激活状态的内皮细胞NO产生减少，ROS产生增多。亚硝酸盐作为NO的一种储存形式，在酸性及缺氧条件下优先释放NO，在血管扩张和限制IRI等方面起着重要作用[16]。此外，目前心肺复苏后的氧气和二氧化碳管理数据表明，高氧和低碳酸血症可能是有害的，轻度高碳酸血症可能增加幸存者出院回家的可能性[17]。KOYAMA等[18]在ST段抬高型心肌梗死（STEMI）患者进行支架植入术前，控制每次短暂再灌注的持续时间从10 s到60 s逐步增加，每个短暂缺血期持续60 s，并在每次短暂再灌注结束时直接向冠状动脉注射乳酸林格液（LR）20～30 mL，使缺血心肌组织在组织氧合和最小乳酸清除的情况下实现受控再灌注。研究表明，STEMI患者在住院期间及术后6个月内心脏功能的恢复显著改善。LIN等[19]从糖尿病大鼠股动脉抽血使其平均动脉压降至40 mmHg以诱导失血性休克，1 h后使用LR进行再灌注，蛋白质印迹显示细胞凋亡标记物Cyt C、caspase-9和caspase-3显著降低，生存标记物pPI3K和pAKT显著升高。SALAMEH等[20]对兔Langendorff灌流心脏模型进行90 min的酸中毒和缺氧处理或单独进行酸中毒处理，在随后的再灌注期间，缺氧/酸中毒心脏的左心室压、血压心率乘积和最大收缩速度比单独缺氧心脏恢复更快，在再灌注5 min后达到基线水平。此外，酸中毒单独或合并缺氧处理还会提高心脏组织ATP水平，表明酸中毒可以减轻或消除缺氧的部分有害影响。

6 离子控制再灌注

ONIKI等[21]研究发现，与暴露在正常钠介质中的大鼠心肌细胞相比，暴露在低钠介质的心肌细胞ROS产生和细胞内Ca2+水平显著增加，再灌注治疗后心肌梗死面积增大。KING等[22]使用含145 mmol/L或155 mmol/L Na+的Langendorff灌注液对离体大鼠心脏进行灌注。研究表明，155 mmol/L Na+灌注液可降低非缺血再灌注心脏的左室发展压（LVDP）幅值，加速缺血挛缩的发生，并且可在缺血再灌注降低心脏LVDP基础上进一步抑制心脏机械功能。ALMAWLA等[23]研究表明，嘌呤霉素预处理可降低小鼠缺氧心肌细胞线粒体内Ca2+含量，减缓线粒体通透性转换孔开放和胞浆Ca2+升高速率，减少再灌注后的心肌梗死面积。JIANG等[24]建立氧糖剥夺/再灌注（OGD/R）损伤的H9c2心肌细胞模型和缺血再灌注损伤的离体大鼠心脏模型，并运用Ca2+/钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱ（CaMKⅡ）特异性抑制剂KN93对田蓟苷作用靶点和机制进行探索验证。研究表明，田蓟苷能抑制CaMKⅡ介导的线粒体凋亡和c-jun氨基末端激酶/NF-κB相关的炎症反应，促进OGD/R所致心肌细胞损伤的恢复和缺血再灌注损伤心脏心功能的维持。以上研究表明，Ca2+在心肌细胞IRI发生中起着关键作用，因此与Ca2+相关的分子信号通路是治疗IRI的潜在重要靶点。

综上所述，实验室和临床上进行的各种CR研究已被证明可减轻IRI，在未来具有广阔的临床应用价值。然而，目前大多数研究仅在细胞及动物实验模型中进行，而且没有考虑到年龄、性别、合并症以及药物治疗等干扰因素，不能完全反映临床实际情况，最终降低动物实验研究成果成功应用到临床的可能性，因此进一步优化细胞及动物实验模型是有必要的。此外，CR减轻IRI的相关分子机制值得进一步研究，有助于发现新的有效治疗靶点和治疗策略。