缺血后处理——心肌缺血再灌注损伤的另一种保护策略

丁福祥 阿佳宜 刘同库 (北华大学附属医院心内科，吉林 吉林 132011)

缺血后处理是指在长时间缺血后，缓慢地再灌注开始时，通过反复短暂间断的缺血/再灌注而诱导的心肌保护现象。这种干预在缺血后实施，与缺血预处理相比易于实施，其心肌再灌注损伤保护效果可与缺血预处理相媲美〔1〕。自二十世纪八十年代以来，随着冠状动脉内溶栓，经皮冠状动脉成形术(PTCA)及冠状动脉内支架术、冠状动脉旁路术的广泛应用，心肌再灌注损伤越来越受到心血管病医生的重视。心肌再灌注损伤是指缺血后的心肌得到再灌注后给心肌带来血液营养的同时，也会加重心肌的损伤，甚至引起心肌细胞的凋亡和坏死。Zhao等〔2〕在对犬的缺血再灌注研究中发现，缺血后处理对再灌注的心肌损伤具有保护作用。本文重点就近年来缺血后处理对心肌再灌注损伤的保护机制进行了详细的归纳总结，并对其临床应用价值进行了分析。

1 缺血后处理的心脏再灌注损伤保护机制

1.1 抑制再灌注心律失常 再灌注心律失常是闭塞的血管再通后，对心肌造成的心律失常，其中以室性心律失常最多见，也是缺血再灌注损伤死亡的重要原因，再灌注心律失常的发生与氧自由基和脂质过氧化反应过强有关。可能是突然的血管再通导致心肌电生理骤然改变，以致心肌传导性与不应期发生短暂的不均一性有关。根据实验研究〔3～6〕，缺血后处理可以抑制再灌注所致的持续快速心律失常的发生，且后处理可使离体心肌从心室颤动转变为窦性心律。

1.2 缺血后处理的机械性保护作用 再灌注时血管内突然增加的再灌注压力可引起垂直应力和切应力增加，通过物理过度牵张血管内皮而增加液体外渗，导致组织损伤与水肿。灌注压的突然增加减少了内皮依赖的血管舒张，造成血管对收缩药反应增强。缺血后处理可能改变再灌注时机械活动，再灌注早期调节血流动力学因素，从而减轻组织水肿与血管内皮损伤。

1.3 减少钙超载和氧自由基假说 缺血再灌注损伤的主要机制之一是氧自由基和钙超载〔5〕，缺血使心肌细胞内能量代谢障碍，心肌细胞内钙的含量开始增高，大量钙进入心肌细胞，并持续较长时间，而钙的流出相对增加较少，表明钙超载主要发生在再灌注期。钙离子激活内皮细胞中黄嘌呤脱氢酶转化为黄嘌呤氧化酶，促进氧自由基生成。大量Ca2+转入线粒体同无机磷酸根结合形成钙盐在线粒体内沉积加重了线粒体功能障碍，线粒体通透性转换孔(mPTP)开放，选择性地由胞质向线粒体扩散，导致线粒体电位破坏和功能障碍，使能量代谢障碍，引起心肌细胞死亡〔6〕。

细胞内Ca2+增多引起肌原纤维挛缩、断裂引发生物膜机械损伤，细胞骨架破坏，最终发生心肌细胞损伤、坏死、凋亡〔7〕。再灌注开始1 min即有大量氧类物质爆发式产生;在4～5 min即达到高峰，大量的氧自由基和超氧化负离子及其引起的脂质过氧化反应，是再灌注损伤发生的主要因素。缺血后处理可能抑制中性粒细胞聚集〔8〕，限制氧底物的传递，减少活性氧类物质的产生，抑制脂质过氧化反应，改善血管内皮功能，限制心肌梗死范围和细胞凋亡。Hausenloy等〔9〕推测缺血后处理相当于有控制的缓慢的间歇复氧，可减少突然复氧导致的氧自由基的爆发产生，并刺激细胞内抗氧化酶和自由基清除剂生成，减少活性氧对脂质蛋白质、核酸等生物大分子的破坏，稳定生物膜而发挥保护效应。Kin等〔10〕对在体大鼠心脏经缺血后处理在再灌注开始后即减少活性氧产生，且在再灌注开始后1 min内开始缺血后处理其保护作用尤为有效，如果在再灌注10 min后进行处理的保护效果将大为减弱。

1.4 再灌注损伤补救激酶(RISK)途径 磷酸肌醇3激酶(PI3K)-蛋白激酶B(Akt)途径和细胞外信号调节激酶(ERK)途径的激活共同组成了RISK途径，在心肌再灌注损伤中有重要的保护作用。Tsang等〔1〕在鼠的离体心脏模型实验中发现，在再灌注初期加入PI3K的抑制剂可以抵消缺血后处理的心肌保护作用。内皮一氧化氮合酶(eNos)和p70s6激酶(p70s6k)是PI3K-Akt途径的下激靶点，它们的激活可能是缺血后处理发挥其心肌保护作用的机制之一。Yang等〔11〕证实缺血后处理中加入eNos阻滞剂，抵消缺血后处理减小心肌梗死面积的作用，从另一方面证实eNos是缺血后处理的保护机制之一。在缺血后处理组加入ERK抵制剂抵消了缺血后处理的心肌保护作用，证实ERK亦是缺血后处理心肌保护作用机制之一。另外，还观察在再灌注组10 min之后还行缺血后处理，其心肌保护作用不再出现;增加后处理时的再灌注/缺血循环的次数，其保护作用并不增加。

因此在再灌注早期施行缺血后处理，可能出现两种效应，其一是发挥逐渐再灌注的作用，可减少活性氧类物质的产生，减轻中性粒细胞聚集，以及抑制线粒体钙超载。其二是上调了RISK的活性，激活 PI3K-Akt，ERK1/2及其下游靶点 eNos和p70s6k，从而抑制线粒体mPTP的开放，抑制心肌细胞凋亡及蛋白质后转录，最终保护缺血心肌。

1.5 钾通道功能的状态变化 心肌细胞中存在两种KATP通道，一种是位于线粒体上的线粒体KATP通道，而另一种是位于心肌细胞表面的肌膜KATP通道。线粒体KATP的开放，引起K+内流，使线粒体膜发生了去极化，降低了线粒体外Ca2+内流的驱动力，从而减少了Ca2+超载所导致的损伤;肌膜KATP开放，缩短了动作电位时程，也减少了Ca2+内流。研究发现缺血后处理与KATP活化机制存在密切相关性。Yang等〔11〕报道在家兔心肌缺血/再灌注模型上发现KATP抑制剂可以抵消缺血后处理的心肌保护作用，Obal等〔12〕在麻醉剂后处理中也观察到了同样的现象，说明KATP的开放是缺血后处理的保护机制之一。

1.6 线粒体与缺血后处理 线粒体可以给予细胞供能、调节渗透压、钙平衡、pH值以及细胞内信号转导，在缺血期间mPTP处于关闭状态，再灌注时mPTP开放，其开放的范围决定了再灌注损伤的程度，是心肌损伤从可逆变为不可逆的标志。故延迟或阻断心肌危险区mPTP的开放，可减轻心肌再灌注的损伤。mPTP是位于线粒体内外膜之间的非特异性孔道，通过调节线粒体基质中的Ca2+、pH和电荷，维持线粒体内环境的稳定。mPTP开放后，膜间隙的细胞色素C、凋亡诱导因子被放入胞质，激活了线粒体凋亡途径。Argaud等〔13〕在兔缺血模型中证实，缺血后处理可抑制缺血区心肌mPTP的开放，缩小心肌梗死面积，缺血后给予mPTP特异性阻断剂具有和缺血后处理相似的结果，提示缺血后处理是通过抑制mPTP开放产生的心肌保护作用。

1.7 腺苷与缺血后处理 腺苷的释放和腺苷受体的激活也参与了缺血后处理的心肌保护作用〔14〕。腺苷受体有A1、A2、A3三种亚型，属于G蛋白耦联受体，它们是许多跨膜信号的转导蛋白。腺苷通过这些受体激活胞浆面的G蛋白，G蛋白通过增加磷脂酶C和磷脂酶D的活性，使二磷酸酯肌醇(PIP2)分解为三磷酸肌醇(IP3)和二酰基甘油(DAG)，DAG能使PKC激活，预先激活了PKC的心脏或离体心肌细胞对后续的缺血再灌注损伤有明显的抵抗〔15〕。Kin等〔16〕在离体大鼠心脏进行20 min全心缺血和30 min再灌注，在再灌注前给予10 s的短暂缺血和再灌注3～6个循环进行后处理，结果后处理减少了再灌注后的心肌梗死面积。在分别给予受体阻滞剂后处理的保护作用被取消，证实了腺苷受体发挥抵抗心肌再灌注损伤作用。

1.8 抑制中性粒细胞的活化 中性粒细胞的激活、黏附，脱颗粒是心肌缺血再灌注损伤的重要环节之一。缺血心肌再灌注后，活化的中性粒细胞与血管内皮细胞上的黏附分子(P-选择素)相互黏附，之后中性粒细胞通过释放颗粒内的物质致血管功能障碍和组织损伤，进一步加重心肌再灌注损伤。Zhao等〔2〕通过实验说明后处理的缺血冠脉内皮细胞与中性粒细胞的黏附能力、血浆髓过氧化物酶活性和血管内皮细胞P-选择素的表达均明显降低。说明缺血后处理抑制缺血再灌注心肌的中性粒细胞的激活、黏附、脱颗粒作用而减轻心肌的再灌注损伤。氧自由基在促进内皮细胞上黏附分子P-选择素、ICAM-1表达的迅速上调，中性粒细胞的黏附、聚集中发挥重要作用。缺血后处理可能通过减少氧自由基的堆积间接抑制中性粒细胞的黏附、聚集、脱颗粒作用，而减轻心肌的再灌注损伤。

1.9 抑制心肌细胞凋亡与缺血后处理 再灌注早期引起的细胞凋亡是引起再灌注损伤的一个重要因素。缺血再灌注心肌中存在坏死和凋亡两种细胞死亡形态。不可逆转的心肌细胞凋亡主要发生在再灌注时期，这种不可逆转的心肌细胞凋亡又可进一步扩大再灌注心肌的梗死面积〔17〕。因此抑制在再灌注时心肌细胞凋亡是拯救缺血心肌的主要途径之一。李源等〔18〕使用末端脱氧核苷酸转移酶介导的脱氧尿苷三磷酸缺口末端标记法检测缺血心肌中的凋亡细胞，发现后处理能使再灌注心肌的细胞凋亡指数明显下降，证实缺血后处理可能是通过激活RISK抑制心肌细胞凋亡而保护心肌。

2 缺血后处理与缺血预处理

缺血后处理的概念是相对于缺血预处理而提出的，预处理是在心肌缺血前应用，刺激心肌产生一些适当改变而增强心肌对缺血的耐受力，可在缺血前或缺血时发生，也可能在再灌注初期。后处理是在缺血后再灌注之前进行，时间上和预处理有本质的区别，刺激心肌产生心肌保护作用的时期只会在再灌注初期。比较二者的作用保护机制，有很多相似之处。缺血预处理与后处理有相同的G蛋白耦联受体-腺苷受体参与;均经再灌注RISK途径，关键酶是PI3K-Akt或ERK，作用靶点均是线粒体和细胞膜KATP通道。有学者从心肌酶、心梗面积、血流动力学方面，比较缺血预处理与缺血后处理对缺血再灌注损伤心肌的保护效应。认为两者无显著性差异〔1，11〕。Tsang 等〔1，2〕分别在大鼠和犬的试验中证实两者没有叠加效应。Yang等〔11〕却在实验中观察到二者联合应用比单独应用更能减少心肌梗死范围，心肌保护作用更满意。因此叠加效应目前不确定。

3 缺血后处理的时间选择

3.1 再灌注开始即刻进行 Zhao等〔2〕阻断了犬左前降支60 min后，再灌注开始即刻，对其进行30 s的无限制灌注和30 s的再缺血，交替3次，然后持续灌注3 h。结果发现后处理组再灌注心肌的梗死百分比(梗死心肌与缺血心肌之比)、血浆肌酸激酶(CK)浓度与对照组相比明显降低，与缺血预处理(夹闭前进行5 min的缺血，10 min再灌注)相比无明显差异。证实缺血后处理能减少缺血心肌的梗死面积，与预处理相当。Kin等〔10〕夹闭小鼠冠脉的左主干30 min后，开放即刻对左主干进行10 s的无限制灌注和10 s的再缺血，交替3次，之后持续灌注3 h。结果发现后处理组中再灌注心肌的梗死百分比、血浆CK浓度较未处理组明显减少，但弱于预处理组。同时作者发现后处理的3次再缺血至6次并不能提高其保护效能，而将再灌注1 min后进行将失去心肌保护作用。说明缺血后处理的心肌保护效果与实施时间密切相关，并可能具有“封顶效应”。

3.2 再灌注短时间后进行 李源等〔18〕夹闭兔的冠脉左旋支(LCA)40 min后开放，2 min灌注后反复3次阻断LCA 2 min，其间间隔3 min、7 min无限制再灌注，之后持续灌注2 h。经该方案处理的再灌注心肌的梗死面积较未处理组明显减少，但与缺血预处理组无明显差异。Petrishcher等〔4〕在体外造成鼠的局部缺血30 min后，再灌注15 min，将该期间发生持续室颤的心脏随即分为后处理组(全心再缺血2 min，之后持续灌注)和未处理组。至实验结束，后处理组全部心脏恢复了正常节律，而未处理组无一例恢复正常心律。因此缺血后处理可能具有抗心律失常和保护心脏舒张功能的作用。尽管后处理的方法及实施时间不尽相同，但都强调了在再灌注开始后反复进行缺血干预，而后处理的方法与实施时间可能影响心肌保护效果。

4 缺血后处理的临床价值

急性心肌梗死后早期溶栓或介入治疗是减少心肌梗死面积的最有效的方法，然而再灌注损伤不可避免，并且可产生致命性损伤。缺血预处理已被证明可减轻心肌再灌注损伤，但它需要在心肌缺血前处理，而临床上无法预测急性心肌梗死的发生，这使预处理难以应用于临床。后处理可以减少氧自由基带来的损伤，可以显著减少梗死面积，凋亡、慢性血管内皮损伤及再灌注心律失常〔19〕。有报道缺血后处理似乎有强大的抗心律失常、心律不齐的作用，甚至可使再灌注诱发的心室纤颤转为正常节律〔4〕。后处理具有比预处理更可应用于临床的优势，它无需在再灌注前给予处理无需预测心梗的发生。操作简便易行，可控性强。Staat等〔20〕把缺血后处理用于临床。在急性心梗冠脉成形术中，通过球囊的充气与放气，实现1 min再灌注和1 min再缺血的后处理模式，使此组患者于再灌注72 h血浆CK含量显著降低，ST段抬高发生率明显降低，增加充血级别，保护心肌组织。

缺血后处理可在冠状动脉血管成形术再灌注时实施，其再灌注心肌保护效应可与缺血预处理媲美，与缺血预处理比较，缺血后处理是一种很有前途的心肌保护方法，具有预处理无法比拟的优势，具有可预知性和可控制性的特点，且其操作简单方便、效果确切，具有更直接的临床应用价值，后处理在再灌注前给予处理无需预测心梗的发生，处理的实施时间、方法、作用机制、可行性和有效性仍需临床实践进一步证实。

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