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13 远隔缺血后处理的基础研究和临床转化
实验研究表明,在急性心肌梗死发生后,最终的心肌梗死面积中大约50%是由缺血-再灌注损伤(ischemia/reperfusion injury,IRI)所致,而且急性心肌IRI也与再灌注后室性心律失常、细胞凋亡、心室重塑和心功能低下等严重不良预后密切相关 [1]。由于认识到急性心肌梗死后的IRI能够扩大梗死面积和加重组织损伤,从而强调除了及时再灌注之外尚需更多的治疗手段。再灌注早期是一个高动态时期,与再灌注晚期一样,再灌注早期亦可发生组织损伤 [2]。已经证实,后处理正适合于“心肌保护的早期时间窗”,而且已经证实再灌注早期治疗的有效性和临床应用转化的可能 [3]。
后处理是在2003年由Zhao等 [4]首次发现,通过数次短暂的缺血/再灌注(缺血/再灌注循环)中断早期再灌注而被激活。后处理操作的缺血期本身是非致命性的,并明显短于导致心肌收缩功能障碍(例如心肌顿抑)所需的缺血时间 [5]。与在缺血前或缺血中激发心肌保护机制的预处理不同,后处理是在血流再灌注时激活已经存在的内源性生理或分子心肌保护机制。大量的后处理研究均是在已缺血的组织中实施,即经典后处理。与缺血预处理(ischemic preconditioning,IPC)一样,后处理亦可应用于同一器官的远隔部位(器官内)或远隔的其他器官(器官间远隔后处理),此统称为远隔后处理(remote postconditioning) [2]。远隔后处理在2005年被发现 [6],近年来对其进行了大量的基础和临床研究。本文综述远隔后处理的保护效应、作用机制及其临床应用现况。
一、远隔后处理的心肌保护作用
(一)远隔后处理缩小心肌梗死面积、改善心功能和减轻细胞凋亡
远隔后处理在包括鼠、兔和猪在内的多个种属实验中均显示有心肌保护作用。在2005年Kerendi等 [6]最初的远隔后处理研究中,对鼠实施左冠状动脉(LCA)阻断30min和随后再灌注3h;在LCA阻断24min时阻断肾动脉5min并在开放LCA前1min开放肾动脉。在释放冠状动脉阻断前开放肾动脉这种处理方法的基本原理是使远隔后处理产生的神经或体液信号能够有足够的时间由肾脏传递至心脏。在该研究中,远隔缺血后处理使心肌梗死面积减小大约50%,使缺血后血浆肌酸激酶活性降低30%。相比之下,在冠状动脉阻断/再灌注期间持续阻断肾动脉或在LCA再灌注后1min开放肾动脉实施延迟远隔缺血后处理时,则未发现心肌梗死面积缩小。随后在兔冠状动脉缺血/再灌注模型中,通过后肢提供远隔后处理刺激再次证实了其心肌保护作用。在该实验中,阻断冠状动脉左前降支(LAD)30min随后再灌注3h;在LAD阻断24min时阻断股动脉实施远隔刺激,并在开放LAD再灌注前1min开放股动脉,结果显示由股动脉阻断产生的远隔后处理使心肌梗死面积缩小大约50%,该心肌保护作用与缺血预处理和经典后处理相似。同时远隔后处理降低中性粒细胞聚集和血浆丙二醛水平,提示膜脂质过氧化降低 [7]。这些早期的研究确立了远隔后处理的潜在心肌保护作用。
在最近研究中,Gritrsopoulos等 [8]将经典后处理与器官内(心脏)远隔后处理和器官间(脑到心脏)远隔后处理进行了比较,实验中采用兔阻断心肌缺血/再灌注模型,后处理刺激分别是来自同一冠状动脉(经典后处理)、对侧冠状动脉(器官内远隔后处理)和颈动脉(器官间远隔后处理),结果显示器官内和器官间远隔后处理(心肌缺血结束前30s实施4个循环的1min缺血/再灌注)缩小心肌梗死面积(大约62%)的作用明显强于经典后处理(大约33%)。在心肌缺血45min/再灌注180min鼠模型的研究中,Gao等 [9]发现缺血15min时通过实施远隔缺血后处理(3个循环的5min股动脉阻断/再灌注)可明显缩小心肌梗死面积、减少肌酸激酶释放和再灌注心律失常。在心搏停止复苏的大鼠模型中,Xu等 [10]发现复苏开始和5min时实施远隔缺血后处理(4个循环的5min下肢缺血/再灌注)可明显改善复苏后心功能和动物生存时间。在接受冠状动脉阻断30min/再灌注3h的大鼠心肌IRI模型,分别在心肌缺血前、缺血开始和再灌注开始时在双下肢用止血带实施3个循环的5min缺血/再灌注的远隔缺血处理,结果显示三种干预措施获得了类似的缩小心肌梗死面积的作用,而且在缺血期实施远隔缺血处理能够获得更明显的再灌注心律失常抑制作用 [11]。
除心肌坏死外,远隔后处理亦能通过降低Bax蛋白表达和增加Bcl-2蛋白表达而减少心肌细胞凋亡 [11,12]。另外,在接受冠状动脉阻断30min和随后再灌注1h、2h和3h的鼠模型,再灌注前实施远隔缺血后处理(左后肢3个循环的5min缺血/再灌注),结果显示远隔缺血后处理明显减少心肌梗死面积和改善心功能,而且这种作用至少部分是通过抑制心肌细胞自噬(autophagy)而实现的 [13]。在阻断LCA的IRI兔模型,心肌梗死后1周实施远隔缺血后处理(4个循环的5min腹主动脉阻断/再灌注)可使静脉注射骨髓基质细胞的心肌驻留率增加79. 1%±12. 3%,并明显改善心功能 [14]。
(二)用于提供后处理刺激的远隔器官
动脉血液供应停止期间高代谢率器官可经历明显的缺血过程,从而产生后处理的远隔刺激物,即刺激器官产生和释放的刺激因子(stimulus factor)。肾脏、骨骼肌、脑和肺脏等均已用作心肌IRI保护研究的远隔刺激器官。缺血的产物(例如腺苷)以及缺血产生或修正的其他分子均可作为刺激因子 [15]。然而值得一提的是,代谢率相当低的肺脏亦可提供远隔处理刺激。在阻断LCA 30min/再灌注3h的兔心肌IRI模型,LCA再灌注前阻断肺动脉5min和随后开放5min,结果显示肺远隔后处理使再灌注180min时的血浆肌酸激酶降低大约23% [12]。
(三)延迟远隔后处理
经典缺血后处理操作是再灌注开始立即实施,而且实施缺血后处理的时间非常重要,因为再灌注后延迟1min实施缺血后处理即可导致其保护作用完全丧失。相比之下,最近研究显示延迟远隔后处理(delayed remote postconditioning)则具有心肌保护作用。在LCA阻断30min/再灌注120min的心肌IRI鼠模型中,延迟10min通过阻断股动脉实施远隔后处理可使心肌梗死面积缩小大约50%,而在心肌再灌注30min后实施远隔后处理则无心肌保护作用 [16]。延迟远隔后处理的心肌保护作用在猪模型亦得到了验证,通过冠状动脉内的心导管球囊充气90min诱发急性心肌梗死,随后再灌注72h;在心导管球囊放气时实施远隔后处理,即通过下肢血压袖带充气和放气实施4个循环的5min缺血和再灌注,结果显示延迟远隔后处理明显减少肌酸激酶释放,并缩小心肌梗死面积 [17]。在心肌缺血45min/再灌注180min鼠模型研究中,Gao等 [9]发现再灌注后10min时实施延迟远隔缺血后处理(3个循环的5min股动脉阻断/再灌注)对心肌梗死面积、肌酸激酶释放和再灌注心律失常却无影响。因此,延迟远隔后处理的心肌保护作用的干预时间窗尚需进一步的研究来证明。
(四)联合处理干预
实际上,经典处理方式可应用于3个保护时间窗,即缺血前-缺血预先处理(ischemic preconditioning,IPC)、缺血中-缺血预处理,ischemic perconditioning,PerC)和缺血后-缺血后处理(ischemic postconditioning,PostC) [15]。这些处理方式可联合应用,同样,远隔处理亦可联合应用,即远隔预先处理、远隔预处理和远隔后处理。Wei等 [18]在慢性心肌缺血45min和再灌注3或28天鼠模型的研究中,再灌注前20min实施远隔后处理(4个循环的5min后肢动脉阻断/再灌注);与对照组相比,远隔后处理组的心肌梗死面积减少大约40%;联合应用远隔后处理和远隔预处理具有类似的缩小心肌梗死面积的作用,提示联合应用两种干预措施不能增强心肌梗死面积缩小的作用。但是,联合应用远隔后处理和远隔预处理可降低危险区心肌炎症细胞(巨噬细胞和中性粒细胞)聚集和MCP-1的产生,并减轻再灌注28天后的左心室扩张。这些结果提示,联合应用远隔处理的优势是在心肌存活方面,而非心肌梗死面积方面。
(五)保护信号由刺激器官到靶器官的通路
缺血预处理涉及来自实施缺血处理同一器官的信号刺激和反应。相比之下,在远隔缺血预处理中则存在将刺激信号由远隔组织传递至靶器官的中间联系步骤。一旦刺激信号从远隔组织发出,心肌保护信号即被接收并按照经典缺血预处理的触发子-介导子-效应子机制诱发心肌保护级联反应(图13-1) [14]。
图13-1 缺血处理诱发心肌保护级联反应的触发子-介导子-效应子机制
远隔组织的刺激可通过血液中的可溶性或血源性因子(例如炎症细胞)以及腺苷或缓激肽介导的神经通路或神经体液途径进行信号转导(图13-2)。在大鼠离体心脏灌注模型中,Breivik等 [19]发现远隔缺血后处理的保护信号是由体液因子转递的,其在缺血预处理期间收集来自1个心脏的冠状动脉流出液,在阻断LCA 30min的另1心脏再灌注前10min应用这些冠状动脉流出液可使心肌梗死面积明显缩小。体液因子包括腺苷、缓激肽和阿片类物质。Kerendi等 [6]通过研究发现,远隔后处理与腺苷受体激活有关,但是他们未证实腺苷是来自体液系统还是腺苷激活了能够保护心脏的周围或中枢神经。Breivik等 [19]从上述的冠状动脉流出液中分离出了分子量大约为30KDa的热敏疏水分子,在另1个缺血心脏的再灌注期应用该热敏疏水分子可通过磷酸肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)依赖途径保护心肌IRI。虽然Serejo等 [20]报道应用蛋白酶抑制剂可改善缺血预处理中释放的相同分子量热敏分子的稳定性,但是尚不清楚热敏分子在活体血液中能否足够稳定,以在其被转运至心脏期间保持活性。
图13-2 远隔处理中保护信号由刺激器官到靶器官的通路
虽然一些模型实验显示神经通路参与远隔后处理的心肌保护作用,但是在体实验显示神经传导通路并不重要,因为迷走神经切除或周围神经离断均不影响远隔缺血后处理介导的心肌保护作用 [16]。
(六)远隔后处理心肌保护作用的机制 1. G蛋白偶联受体激活
预处理中释放腺苷和缓激肽,并且经典后处理中也存在腺苷释放 [14]。Kerendi等 [6]发现远隔后处理的保护作用依赖于腺苷受体,因为非选择性腺苷受体阻滞剂硫苯茶碱可消除远隔后处理的缩小心肌梗死面积的作用。缺血/再灌注肾脏可释放腺苷,其随后刺激靶器官(心脏)的腺苷受体并参与心肌保护作用。
图13-3 G蛋白偶联受体激活介导缺血处理的分子机制
阿片受体激活是经典后处理和阿片类药物后处理心肌保护作用的可能机制之一 [21]。Ling等 [22]采用LCA阻断30min/再灌注120min的心肌IRI模型,再灌注前5min椎管内注射吗啡,同时应用或不应用非特异性阿片受体拮抗剂(纳洛酮)、κ受体拮抗剂(nor-binaltorphimine)、κ受体拮抗剂(纳曲吲哚)和μ受体拮抗剂(D-Phe-Cys-Tyr-D-Trp-Orn-Thr-Pen-Thr-NH2)。由于鞘内注射不会快速吸收进入全身循环系统,所以其主要是在中枢神经系统发挥作用。结果显示鞘内注射吗啡使心肌梗死危险区面积从50%减少至30%,虽然鞘内联合应用选择性或非选择性阿片受体亚型拮抗剂可消除鞘内注射吗啡的心肌保护作用,但静脉注射非选择性阿片拮抗剂纳洛酮则不能消除其保护作用。这些资料表明,激活中枢(而非外周)3个阿片受体中的任何一个均可对远隔的缺血心脏发挥保护作用。因此,鞘内注射吗啡是通过中枢而非外周吗啡受体对远隔部位的心肌发挥保护作用。
2.远隔后处理的分子机制
与经典缺血预处理和后处理不同,远隔后处理的分子机制目前尚未得到深入研究。在离体大鼠心脏灌注模型中,将从短暂缺血心脏获取的冠状动脉流出液注入缺血/再灌注的受体心脏(再灌注期注入)可明显增强缺血后心肌的Akt磷酸化,但是PI3K抑制剂渥曼青霉素和Akt抑制剂SH-6则能消除该心肌保护作用,从而证实该激酶参与远隔后处理的心肌保护功能 [19]。Gao等 [9]发现,应用特异性钙激活钾离子通道抑制剂Iberiotoxin和蛋白激酶C(protein kinase C,PKC)抑制剂白屈菜赤碱能消除远隔缺血后处理的心肌保护作用,因此钙激活钾离子通道开放和蛋白激酶C也可能参与了远隔缺血后处理的心肌保护作用机制。
一氧化氮(nitric oxide,NO)可能在远隔后处理中发挥作用。在Tang等 [12]采用肺动脉阻断作为远隔刺激的研究中,非选择性一氧化氮合酶抑制剂L-NAME能够消除远隔后处理的心肌保护作用。最近Yu等 [23]发现远隔缺血后处理是通过PI3K/Akt信号转导通路上调乙醛脱氢酶2表达而保护心肌IRI。在兔心肌IRI模型中,通过短暂肺缺血诱导远隔缺血后处理时,Tang等 [24]亦发现其心肌保护作用与Akt有关,但是内皮型一氧化氮合酶(eNOS)并未参加Akt介导的心肌保护作用,因为应用L-NAME阻断eNOS活性对Akt表达无明显影响。
二、远隔处理对其他器官的保护作用
(一)脑保护作用 1.梗死面积缩小
最近的数项研究支持远隔后处理能够保护脑IRI和避免脑组织坏死。采用永久性阻断左侧大脑中动脉远端和阻断双侧颈总动脉30min的大鼠中风模型中,在开放颈总动脉的再灌注即刻、再灌注3h和6h时分别实施远隔后处理(3个循环的15min左股动脉阻断/再灌注),结果发现再灌注即刻或再灌注3h实施延迟远隔后处理可明显缩小脑梗死面积,即缺血后48h的脑梗死面积分别减少67%和43%,而且动物的行为评分明显改善。远隔后处理明显减轻延迟性神经坏死,改善全脑缺血所致的空间学习和记忆障碍 [25]。与上述研究结果相一致,Wang等 [26]在脑中动脉阻断120min/再灌注24h或72h的大鼠模型发现,脑再灌注即刻实施远隔后处理(3个循环的10min右股动脉阻断/再灌注)可明显缩小脑梗死面积和改善神经系统预后,同时抑制神经元凋亡。在大脑中动脉阻断2h/再灌注24h的局灶性脑缺血大鼠模型中,再灌注时实施远隔后处理(3个循环的15min左股动脉阻断/再灌注)能明显改善行为学预后和缩小脑梗死面积 [27]。
与延迟经典后处理的心肌保护作用消失或减弱不同,应用明显延迟后处理仍然具有脑保护作用。在中风大鼠模型中,Ren等 [25]发现即使延迟至再灌注后3h应用远隔缺血后处理仍可缩小脑梗死面积,但延迟至6h应用则不具有脑保护作用。在采用大鼠大脑中动脉阻断90min/再灌注72h的另一项研究中,再灌注6h时实施远隔后处理(3个循环的5min双侧股动脉阻断和再灌注)的结果(梗死面积和神经系统评分)明显优于再灌注3h时应用远隔后处理 [28]。在采用四血管法或红藻氨酸注射产生的10min常温脑缺血模型,即使延迟至缺血后2d通过单侧后肢实施延迟远隔后处理亦能明显阻止神经退化和改善神经元存活率 [29]。延迟远隔后处理减轻缺血后脑损伤的作用可能是与短暂缺血后神经损伤进展相对缓慢有关,即发生脑梗死需要72h~14d [15]。
2.远隔后处理脑保护作用的机制
Zhou等 [30]在新生鼠研究中发现,远隔肢体缺血后处理能够通过阿片受体/ Akt途径保护缺氧/缺血性脑损伤。Ren等 [25]发现远隔后处理缩小脑梗死的作用能够被蛋白合成抑制剂放线菌酮或传入神经阻滞剂辣椒素消除,提示远隔后处理脑保护的作用机制可能涉及蛋白合成或传入神经通路。在大脑中动脉阻断2h和随后再灌注的局灶性脑缺血大鼠模型中,缺血后立即实施远隔后处理(3个循环的10min双股动脉阻断/再灌注)能通过减轻内质网应激介导的细胞凋亡而减轻脑IRI [31]。在采用大脑中动脉阻断90min/再灌注24h的局灶性脑缺血大鼠模型中,Cheng等 [32]发现再灌注开始时实施远隔后处理(3个循环的5min右后肢止血带股动脉阻断/再灌注)能通过上调信号转导子和转录激活因子3(signal transducer and activating factor of transcription-3,STAT-3)和减少细胞凋亡而减轻脑IRI。Qi等 [33]发现,Akt/糖原合成酶激酶3β(glycogen synthase kinase 3β,GSK-3β)依赖性自噬在远隔后处理的脑保护作用机制中也发挥着关键作用。
在全脑IRI模型中,远隔后处理增强Akt磷酸化和eNOS表达;应用高度选择性PI3K抑制剂LY294002实施预处理可抑制远隔后处理引起的eNOS表达上调和神经保护作用;应用非选择性NOS抑制剂L-NAME进行脑组织预先处理可消除远隔后处理的神经保护作用 [34]。因此,远隔后处理是通过PI3K/Akt依赖性eNOS上调而对全脑IRI产生保护作用。再者,Chen等 [27]发现,脑IRI能够导致脑组织eNOS失偶联,而肢体远隔后处理则能通过部分转复eNOS失偶联而获得脑保护作用。但是目前尚不清楚NO的其他作用靶点(例如炎症细胞、mPTP、钠氢交换体)和是否涉及蛋白激酶G等。
活性氧物质(reactive oxygen species,ROS)和PKCδ可能参与远隔后处理的脑保护作用,因为:①远隔后处理抑制再灌注后PKCδ易位;②在再灌注即刻应用选择性PKCδ抑制剂TAT-δV1-1可产生神经保护作用;③应用ROS清除剂N-乙酰半胱氨酸实施预处理不仅可消除远隔后处理的神经保护作用,而且可拮抗远隔后处理诱发的PKCδ抑制 [26]。K ATP通道激活是预处理和经典后处理的重要作用机制,其亦可能参与远隔后处理,因为尾静脉注射K ATP通道开放剂二氮嗪可模拟远隔后处理的脑保护作用,而应用K ATP通道抑制剂5-羟癸酸则可部分削弱其神经保护作用 [28]。
(二)肾脏保护作用
Kadkhodaee等 [35]在左肾动脉阻断45min/再灌注24h的大鼠肾脏IRI模型研究中发现,远隔后处理(肾动脉再灌注即刻实施4个循环的5min左股动脉阻断/再灌注)能够明显降低肾脏IRI所致的血尿素氮和肌酐水平升高,该肾脏保护作用与在肾脏缺血期和再灌注前实施远隔预处理时观察到的保护作用相类似。在采用同样肾脏IRI模型的最近研究中,Kadkhodaee等 [36]发现远隔后处理是通过减轻缺血/再灌注诱发的氧化应激反应而达到肾脏保护作用。在右肾动脉阻断25min/再灌注24h的大鼠肾脏IRI模型,Wever等 [37]发现再灌注时联合应用肢体远隔后处理(采用止血带实施3个循环的5min双下肢缺血/再灌注)和局部缺血后处理(8个循环的8s肾动脉阻断/再灌注),能够获得协同性肾脏保护作用。Jiang等 [38]在左肾动脉阻断60min/再灌注24h的大鼠肾脏IRI模型研究中,分别在肾脏缺血中和再灌注前实施右后肢缺血预处理和后处理,结果发现两者能够产生类似的肾脏保护作用,但是联合应用两种干预并未增强肾脏保护作用。遗憾的是,至今尚无揭示远隔后处理肾脏保护作用机制的相关研究。
(三)骨骼肌保护作用
Eberlin等 [39]首次评价了远隔后处理对骨骼肌形态学损伤的影响,试验中将小鼠后肢同时或顺序实施缺血2h,接着再灌注24h或48h;然后实施一侧后肢缺血向先前缺血的对侧后肢提供远隔后处理信号;两侧后肢缺血的间隔时间为0min、20min或120min,类似于即刻或延迟远隔后处理。20min延迟远隔后处理组,与缺血2h的对侧肢体相比,再灌注24h和48h后的缺血后腓肠肌损伤评分降低大约60%。相比之下,两侧后肢的损伤评分在即刻和120min延迟远隔后处理组之间则无明显差异。因此,肢体可能不像脑组织那样对延迟远隔后处理具有耐受性,但肢体对延迟远隔后处理的耐受性则强于心脏。Tsubota等 [40]在后肢缺血3h/再灌注24h小鼠模型研究中发现,再灌注即刻实施远隔后处理(对侧肢体1个循环的5min缺血/再灌注)可降低缺血侧肢体肌肉的湿干比率(微血管渗透性)、髓过氧化物酶活性(中性粒细胞聚集的参数)和坏死程度。再灌注前即刻应用腺苷受体抑制剂8-SPT则可完全逆转上述改变,提示腺苷及其相关受体可能是介导远隔后处理骨骼肌保护作用的主要机制。
Loukogeorgakis等 [41]采用人上肢骨骼肌首次证实了远隔后处理可减轻血管内皮损伤,研究中给人非优势上肢实施短暂缺血20min,主要通过血流介导的血管扩张来评价前臂血管内皮细胞功能不良情况。在正常志愿者和动脉硬化患者,短暂缺血可减弱血流介导的血管扩张;在对侧上肢或下肢实施远隔后处理(2或3个循环的5min缺血/再灌注)可改善血流介导的血管扩张;但是在肢体缺血结束前至再灌注即刻之间实施远隔后处理则不能改善血流介导的血管扩张;而且延迟应用远隔后处理1min亦不能保持血流介导的血管扩张,这类似于延迟应用经典后处理1min即可丧失心肌保护作用的情况 [15]。目前尚不清楚这是由于上肢肌肉体积较下肢小而无法提供足够的刺激所致或者是由于全部的远隔后处理刺激必须于再灌注即刻应用所致。
远隔后处理的血管内皮保护作用可被格列本脲阻断,提示K ATP通道激活参与其作用机制 [41]。再者,环孢素可模拟远隔后处理的血管内皮保护作用 [42],这与在经典后处理时获得的结果相一致。然而,目前尚不清楚上肢非致死性缺血/再灌注引起的血管内皮保护作用能否被外延至其他器官(例如心脏和脑)的内皮细胞。
(四)其他器官和组织保护作用
Seifi等 [43]在右肾动脉阻断45min/再灌注24h的大鼠肾脏IRI模型研究中,肾脏再灌注时实施远隔缺血后处理(4个循环的10s右肾动脉缺血/再灌注),结果发现肾脏缺血/再灌注后的肝脏损伤明显减轻,而且这种保护作用是通过改变肝脏的氧化应激反应而实现的。在胃IRI鼠模型研究中,Kim等 [44]发现肢体远隔缺血后处理(再灌注时3个循环的30s股动脉阻断/再灌注)能够通过抗炎和抗氧化作用而保护胃黏膜结构完整和预防细胞损伤。通过完全离断8~12w仓鼠一侧视神经损伤全部的节细胞,在离断视神经10min或6h时实施肢体远隔缺血后处理(4个循环的短暂后肢缺血/再灌注)能够使损伤后7d时的节细胞存活率明显提高,而且离断视神经10min时实施肢体远隔缺血后处理在损伤后14d时对节细胞仍然具有保护作用 [45]。
三、远隔后处理向临床器官保护的转化
(一)阳性结果
Loukogeorgakis等 [46]的发现,远隔后处理能保护上肢血管内皮的缺血性功能障碍。在实施非体外循环冠状动脉搭桥手术(CABG)患者进行的1项随机临床研究评价了联合应用远隔预处理和远隔后处理(4个循环的5min缺血和再灌注)的心肌保护作用,在移植血管吻合前实施下肢远隔预处理或在移植血管吻合后实施下肢远隔后处理,结果干预组手术后72h血浆肌钙蛋白I曲线下面积降低大约50% [47]。在实施经皮冠状动脉介入术(PCI)的ST段升高前壁心肌梗死患者,实施血栓切除或心导管球囊充气时通过充气或放气下肢血压袖带实施行远隔缺血后处理(3个循环的5min缺血/再灌注),结果显示心肌梗死面积缩小,并伴有心肌IRI标志物(T2W水肿体积)和微血管再灌注标志物(ST段降低)改善 [48]。同样,Wang等 [49]在实施PCI 的ST段升高前壁心肌梗死患者亦证实了下肢远隔缺血后处理的心肌保护作用,而且该保护作用的机制涉及降低氧化应激反应、保护血管内皮功能和抑制炎症反应。在实施先天性心脏病修复手术的小儿,手术中结束主动脉阻断时通过充气或放气下肢的血压袖带进行远隔缺血后处理(3个循环的5min缺血/再灌注),结果手术后血浆肌钙蛋白和CK-MB水平明显降低、MAP更高、ICU停留时间和住院时间更短 [50]。
在实施PCI的ST段升高前壁心肌梗死患者中,在操作中通过3个循环的30s心导管球囊充气/放气实施远隔缺血后处理,结果干预组患者的急性肾脏损伤发生率明显降低(12. 4%比29. 5%) [51]。在实施活体肝脏移植的患者,在移植肝脏再灌注后即刻通过充气或放气一侧上肢的血压袖带实施远隔缺血后处理(4个循环的5min缺血/再灌注),虽然该干预对移植肝脏的功能无影响,但能明显降低手术后急性肾脏损伤的发生率(38%比72%) [52]。在实施活体肾脏移植的患者,移植肾脏再灌注后即刻通过充气或放气一侧上肢的血压袖带实施远隔缺血后处理(3个循环的5min缺血和再灌注),能够加速手术后24h内移植肾脏功能的恢复,即手术后24h血清肌酐降低更快和更多患者的血清肌酐降低大于50% [53]。
(二)阴性结果
在1项包括54例实施复杂瓣膜手术患者的随机、安慰剂对照、双盲临床研究中,麻醉诱导后和脱离体外循环后分别在右下肢实施3个循环的10min缺血/再灌注,即联合应用远隔预处理组和远隔后处理,结果显示PaO 2/FiO 2降低以及白介素6、白介素10和肿瘤坏死因子α的跨肺梯度在对照组和干预组之间均无明显差异 [54]。同样,最近的1项包括1280例实施择期心脏手术患者的随机对照研究亦未发现联合应用上肢远隔预处理组和远隔后处理能够改善临床结果 [55]。
在1项包括232例实施择期PCI的稳定性或非稳定型心绞痛患者的随机、安慰剂对照研究中,在置入最后1个支架或心导管球囊最后1次放气后5min时通过充气或放气上肢的血压袖带(3个循环的5min缺血/再灌注)实施远隔缺血后处理,结果显示PCI相关的心肌损伤或随访期不良心血管事件在对照组和干预组之间无显著差异,在糖尿病患者远隔缺血后处理甚至可加重PCI相关的心肌损伤 [56]。在另1项包括360例实施择期PCI的稳定性或非稳定型心绞痛患者的随机对照临床研究中,上肢或下肢远隔缺血后处理(3个循环的5min缺血/再灌注)对术后急性心肌和肾脏损伤亦无保护作用 [57]。
四、未来方向
至今,有关远隔后处理生理或分子机制的研究仍不足,相关知识方面尚未解决的问题非常多,例如:①每种刺激和每个靶器官的干预方案时相和局限性;②经典预处理和后处理触发子-介导子-效应子机制的许多成分是否参与了远隔处理的保护作用;③在经典预处理和后处理机制中处于核心地位的mPTP、K ATP通道和离子内稳定机制在远隔后处理中的作用;④并发症是否可减弱远隔后处理的保护作用,这种限制能否通过实验模型进行预计并转化成临床经验。
与经典预处理和后处理相比,远隔后处理更容易应用于临床,尤其是采用止血带使上/下肢缺血触发的远隔缺血后处理,具有操作简单和无创伤的优点,并且几乎不需要增加任何费用。再者,从较方便的远隔器官(例如下肢)产生处理刺激亦可增加在手术室应用的可行性,同时消除应用心脏或其他内脏器官的风险(例如心律失常和更多的损伤),从而增加对其临床应用转化的可能性 [58]。尽管有关远隔缺血后处理改善临床预后或生物标记的部分临床研究结果令人鼓舞,但是亦有部分研究未证实远隔缺血后处理的保护作用。显然仍然需要深入的基础和临床研究。如果进一步的研究证实该干预措施可改善患者的转归,则可为临床实践中的缺血器官或组织保护策略制定提供一个新的选择。
(王世玉 薛富善 刘高谱 李瑞萍 杨桂珍 孙超)