心肌缺血再灌注后无复流发生的炎症机制

周 全，黄 锋

（南宁市第一人民医院干部二病区1、急诊科2，广西 南宁 530022）

心肌缺血再灌注可产生三种严重并发症：恶性心律失常、心肌顿抑和无复流。无复流是指心外膜冠状动脉闭塞减轻或解除后，缺血心肌未能恢复有效再灌注，微循环血流仍未完全恢复正常的现象。Eeckhout等[1]根据无复流的特征将其分为3类：(1)实验性无复流：通过制作心肌缺血再灌注模型而观察到的无复流，多位于心内膜下，即所谓的解剖型无复流；(2)心肌梗死再灌注无复流：急性心肌梗死患者经药物和/或机械方法使冠状动脉再通后产生的无复流；(3)血管造影无复流：常规经皮冠状动脉介入(Percutaneous coronary intervention，PCI)过程中产生的无复流。而Galiuto等[2]根据形态学与功能学将无复流分为2类：(1)解剖型：微血管解剖结构受到破坏，导致不可逆性心肌细胞及成分损坏；(2)功能型：开放的、解剖结构完整的微血管由于痉挛和/或栓塞而受损，具有可逆性。临床上，急性心肌梗死患者采用溶栓和/或PCI术后无复流的发生对其远期预后产生严重影响，故了解其发生机制有重要意义。无复流现象涉及多方面的病理生理机制，可归纳为微循环损伤、微血栓形成、缺血性损伤和再灌注损伤，而缺血再灌注损伤的核心是炎症反应，在无复流的发生、恶化中起关健作用，现就心肌缺血再灌注后无复流发生的炎症机制做一综述。

1 缺血再灌注时内皮细胞受损、白细胞激活

冠状动脉持续闭塞后再灌注，虽然心外膜血管恢复血流，但微血管已发生功能性和结构性损伤，微血管口径、血管通透性及血液流变学发生改变，这是无复流发生的关键机制。心肌缺血时间越长，血管内皮细胞和心肌细胞肿胀越明显，从而进一步压迫冠状动脉加重缺血。同时，再灌注时细胞内钙超载，大量氧自由基产生，使细胞膜磷脂降解，花生四烯酸代谢产物增多，其中白三烯等具有较强的白细胞趋化作用，趋化大量中性粒细胞粘附于血管内皮细胞。中性粒细胞粘附于血管内皮细胞后被激活，合成释放多种炎症介质、氧自由基和蛋白水解酶，导致内皮细胞肿胀，且大量中性粒细胞浸润引起微循环末端堵塞，致使毛细血管内压升高，通透性增加。而水肿液进一步压迫毛细血管静脉端，使微血管管径狭窄加重，在管腔内径＜5 μm的微血管，红细胞难以通过，引起红细胞、血小板聚集，形成红色和白色血栓，加重微循环堵塞。此外，氧自由基的大量产生破坏内环境稳定性和微循环的完整性，并激活炎症细胞浸润，最终导致无复流。有研究表明，白细胞和中性粒细胞总数是严重微血管损伤的独立预测因子，是心肌缺血再灌注损伤的主要介导因素，白细胞尤其是中性粒细胞总数增高更易发生无复流[3-4]。Akpek等[5]的研究结果显示，中性粒细胞与淋巴细胞的比值可作为ST抬高型心肌梗死患者PCI术后无复流和院内重要心脏事件发生的独立预测因子，不良事件发生与中性粒细胞/淋巴细胞的比值呈正相关。

2 炎症因子与心肌缺血再灌注损伤、无复流

大量炎性细胞因子如白细胞介素(Interleukin，IL)-1β、IL-6、IL-8、IL-10、IL-12、转化生长因子-β(Transforming growth factor-β，TGF-β)、髓过氧化物酶、肿瘤坏死因子-α(Tumour-necrosis factor-α，TNF-α)、趋化因子、高迁移率族蛋白-1(High mobility group box-1 protein，HMGB-1)等参与并介导了缺血再灌注损伤与无复流的发生[6-8]。IL-1β、IL-6、IL-8和IL-12主要由单核/巨噬细胞产生，是参与机体炎症反应和一系列病理生理过程的重要介质，与心肌缺血再灌注损伤、无复流的发生发展及心肌梗死面积密切相关[6]。IL-1β可直接诱导白细胞的趋化活动，同时IL-1β又可与内皮细胞表面的I类受体结合激活内皮细胞，使之表达细胞间粘附分子(Intercellular adhesion molecule，ICAM-1)和其他促炎因子如IL-6、IL-8，而ICAM-1为中性粒细胞与血管壁的粘附提供特异性结合位点，从而介导内皮细胞损伤。IL-6、IL-8对中性粒细胞具有强烈的趋化、激活作用，促进炎症反应发生发展及内皮细胞损伤。IL-10主要由Ⅱ型T辅助细胞分泌，可抑制多种促炎细胞因子合成和巨噬细胞活性，发挥保护性作用。研究表明，心肌缺血再灌注后无复流的发生与血浆中抑炎因子IL-10的减少、促炎因子如TGF-β与髓过氧化物酶升高密切相关[8]。TNF-α由心肌缺血再灌注早期单核/巨噬细胞和心肌组织产生，能促进炎症反应发展，介导心肌缺血再灌注的微循环损伤。研究表明，抑制TNF-α的表达可明显减轻心肌缺血再灌注损伤和降低无复流的发生率[9]。血管内皮细胞不仅是众多细胞因子作用的靶细胞，而且受刺激时可表达产生多种炎性因子，如TNF-α由单核/巨噬细胞分泌后，促进内皮细胞增殖，影响脂类摄取与代谢，参与动脉粥样硬化的形成并产生大量的IL-6、IL-8等促炎因子。同时，血管内皮细胞异常增殖和炎症反应又可进一步增加TNF-α、IL-6和IL-8等促炎因子生成，引起细胞坏死、血栓形成。趋化因子如巨噬细胞炎性因子-1β(Macrophage inflammatory protein-1β，MIP-1β)、单核细胞趋化蛋白-1(Monocyte chemotactic protein-1，MCP-1)和调节活化正常T细胞表达和分泌的趋化因子(Regulation upon activation,normal T-cell expressed and secreted，RANTES)能与CC家族趋化因子受体结合，在缺血再灌注中的炎症级联反应、血管内皮细胞损伤中起重要作用。使用环磷酸鸟苷特异性磷酸二酯酶-5抑制剂他达拉非治疗可降低小鼠血清中MIP-1β、MCP-1和RANTES的表达水平，从而减轻心肌缺血再灌注损伤，预防无复流的发生，减少心肌梗死面积[10]。炎症因子HMGB1是近年发现的一种高度保守的核蛋白，可由激活的单核/巨噬细胞主动分泌或坏死细胞被动释放至细胞外，起到重要的促炎效应，包括激活单核/巨噬细胞释放多种细胞因子（如MCP-1和TNF-α）、诱导内皮细胞粘附因子的表达、介导内皮细胞损伤和微血栓形成。Ding等[11]的研究表明，HMGB-1可通过介导Toll样受体4信号通路活化，诱导中性粒细胞浸润，促进再灌注损伤和无复流的发生。

较多研究表明，炎症反应上游的核因子-κB(Nuclear factor-κB，NF-κB)作为炎症发生发展的最早始动环节，对无复流的发生起关键作用[12-14]。NF-κB与无复流发生的机制包括：(1)引起微血管内皮细胞损伤和微血管堵塞：在TNF-α、脂多糖和氧自由基等作用下，NF-κB激活，促进多种促炎因子和细胞粘附分子如IL-6、IL-8、ICAM-1、E-选择素和趋化因子CXCL16等的产生，进而介导中性粒细胞粘附、聚集和浸润，加重炎症反应，导致内皮细胞损伤和毛细血管机械性堵塞。(2)促进微血管痉挛和血栓形成：激活的NF-κB增加再灌注时内皮素-1的表达，导致微血管收缩，加重炎症反应；NF-κB活化亦可促进von Willebrand因子表达，介导血小板粘附血管内皮细胞，启动和促进血栓形成；NF-κB亦可通过调节组织因子的表达而启动外源性凝血系统，促进血栓形成；此外，NF-κB还可通过刺激粘附分子表达而促进中性粒细胞、白细胞及血小板之间的相互作用，破坏凝血平衡，促进微血栓的形成。

3 细胞粘附因子与心肌缺血再灌注损伤、无复流

细胞粘附分子是细胞表面的一种糖蛋白受体，与相应的配体结合后促进细胞与细胞、组织基质间的粘附，对循环血中的白细胞粘附、游出及浸润，在心肌缺血再灌注损伤、无复流发生中起重要作用[15]。细胞粘附分子主要分为三类：(1)选择素家族，如P-选择素、E-选择素和L-选择素；(2)β2-整合素家族，如CD11/CD18复合体；(3)免疫球蛋白超家族，如ICAM-1、血管细胞粘附分子-1(Vascular cell adhesion molecule-1，VCAM-1)、血小板内皮细胞粘附分子-1(Platelet-endothelial cell adhesion molecule-1，PECAM-1)[16]。参与缺血再灌注时的炎症反应的粘附分子有在内皮细胞上表达的ICAM-1、ICAM-2、VCAM-1、PECAM-1和GMP-140，白细胞表达的leu-CAM、VLA-4和LAM-1，心肌细胞表达的ICAM-1和ICAM-2。正常情况下，内皮细胞仅表达少量与白细胞特异结合的粘附分子。心肌缺血再灌注时，缺血细胞产生多种炎症介质如脂多糖、TNF-α、IL-6、IL-8、补体(如C5a、C3)等，使内皮细胞及白细胞表面粘附分子的表达增加，并分别作为受体和配体介导细胞粘附[16]。细胞粘附分子的表达有时相性，在灌注早期选择素家族介导白细胞与内皮细胞的起始粘附，使白细胞流速减慢、淤滞或沿血管内皮滚动[17]。中性粒细胞与内皮细胞粘附后被激活并表达β2-整合素并与整合素配体结合，使起始粘附成为紧密粘附；在IL-6、IL-8等促炎因子诱导下，中性粒细胞进一步被激活并通过内皮细胞间隙游出，浸润心肌组织。心肌细胞表达ICAM-1并与白细胞表达的CD18相互识别成为再灌注损伤和无复流发生的前提[18]。总而言之，心肌缺血再灌注后内皮细胞受损，细胞粘附分子表达增加，介导中性粒细胞粘附于内皮细胞、心肌细胞，中性粒细胞与内皮细胞、心肌细胞间的相互作用是发病的必经环节，而粘附分子的表达上调可能是导致心肌缺血再灌注损伤、无复流发生的关键。

4 针对心肌缺血再灌注无复流的抗炎措施

心肌缺血再灌注损伤与炎症反应相互促进，共同构成了无复流发生、发展的关键因素，针对缺血再灌注过程中的炎症反应选择有效的防治措施，以达到防止无复流发生发展的目的，改善患者预后。中性粒细胞数量与缺血再灌注损伤、无复流发生密切相关。研究表明，减少中性粒细胞可有效降低心肌缺血再灌注后无复流发生的风险和缺血性心律失常发生率，缩小再灌注前或再灌注时的心肌梗死面积[19-20]。减少中性粒细胞总数的方法包括化疗诱导中性粒细胞减少、注射抗中性粒细胞抗体、使用过滤器滤除全身或冠状动脉血液内的中性粒细胞。中性粒细胞滤除器也可应用于心脏手术时血液或停搏液的过滤。

腺苷在防治无复流良好的临床效果，其机制包括抑制中性粒细胞，但有药物浓度依赖性。高浓度的腺苷通过下调中性粒细胞上的A2a受体，降低β2整合素(CD11b/CD18)和L-选择素的表达，从而抑制中性粒细胞粘附血管内皮细胞[21]。此外，腺苷能减少炎性细胞因子如IL-6、IL-8的释放和抑制中性粒细胞粘附于心肌细胞，从而减轻缺血再灌注损伤，防止无复流发生。一氧化氮(Nitric oxide，NO)对中性粒细胞有直接抑制作用，同时可抑制P-选择素、E-选择素和ICAM-1等细胞粘附因子的表达，阻止中性粒细胞粘附血管内皮细胞，减轻缺血再灌注时内皮细胞损伤[22]。有研究表明，静脉或冠脉内注射NO的前体物质L-精氨酸后NO生成增加，能明显减轻缺血再灌注时冠状动脉内皮功能障碍、中性粒细胞浸润，预防无复流发生，缩小心肌梗死面积[16]。Obal等[23]的研究表明，通过预处理或基因疗法使心肌特异性细胞外超氧化物酶过表达，进而增加NO生物利用度，可有效减轻小鼠心肌缺血再灌注损伤，缩小心肌梗死面积。

NF-κB作为炎症反应的上游关健分子，对无复流现象的发生起重要作用。Zeng等[24]研究表明，使用NF-κB拮抗剂吡咯烷二硫代氨基甲酸盐可抑制NF-κB活化，减少下游相关炎性因子如TNF-α、ICAM-1、CXCL16的表达，抑制中性粒细胞浸润，从而降低心肌缺血再灌注后无复流的发生。而Jiang等[25]实验结果表明，使用川续断皂苷X可阻断TNF-α介导的NF-κB激活，减少血清中促炎因子和HMGB-1的表达，减轻心肌缺血再灌注损伤。HMGB-1作为近年发现的一种炎性因子，在缺血再灌注中扮演重要角色，在大鼠心肌缺血再灌注模型中，于缺血前给予丙酮酸乙酯或丁酸钠抑制HMGB-1表达后，可明显减轻缺血再灌注损伤和无复流发生，有效保护心肌组织，因而，HMGB-1有望成为防治心肌缺血再灌注后无复流发生的新靶点[26-27]。

补体如C5a能介导中性粒细胞表面CD18及内皮细胞表面P-选择素的表达，在促进炎症反应中起重要作用。研究表明，缺血前注射C5a单克隆抗体能明显减少缺血再灌注区中性粒细胞浸润、保护内皮细胞和缩小心肌梗死面积；使用可溶性补体受体1肽(sCR-1)同时抑制C3和C5补体活化经典途径和替代途径，阻止补体介导激活中性粒细胞，可明显减轻缺血再灌注损伤[28]。目前常用的肝素及低分子肝素除了具有较强的抗凝血活性外，还能抑制补体活化级联的多个位点，特别是在C3转化水平，使补体活化和白细胞介导效应减弱，抑制中性粒细胞粘附冠状动脉血管内皮细胞，减轻心肌缺血再灌注损伤，有效防止无复流发生。

此外，传统的抗炎药物，类固醇类可抑制炎症反应、减轻缺血再灌注损伤的而起保护作用。Chappell等[29]在猪的心肌缺血再灌注实验结果表明，预先给予氢化可的松可以减少再灌注后血液中的白细胞总数，有效防止无复流的发生。另有研究表明，17β-雌二醇治疗亦可减轻再灌注损伤，防止缺血性心律失常和无复流的发生，缩小心肌梗死面积[30]。其他经典的抗炎化合物，如阿司匹林、布洛芬，有减少缺血再灌注损伤的作用，但确切疗效有待证实。

5 结语

综上所述，心肌缺血再灌注损伤引起炎症反应，而炎症反应进一步加重缺血再灌注损伤，两者相互影响，共同促进无复流的发生、恶化。心肌缺血再灌注无复流发生有复杂发病机制，深入研究缺血再灌注无复流与炎症反应的关系，将为防治心肌缺血再灌注后无复流的发生提供新思路。

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