作者：高静 杨毅宁 (新疆医科大学第一附属医院)
缺血性心脏病是全世界引起死亡和残疾的主要疾病之一，其有效治疗基于促进心肌缺血部位血流恢复的方法，比如再灌注治疗。缺血从心内膜至心外膜组织呈波状蔓延，不抑制将导致心肌梗死和细胞死亡。再灌注治疗对于急性心肌梗死（AMI）具有里程碑式的意义，及时有效的再灌注治疗可以挽救濒死心肌，降低主要不良心血管和脑血管事件（MACCE）。迅速恢复冠脉血流和缺血心肌再灌注可抢救缺血半暗带组织，最终减少梗死面积，改善发病率和死亡率。AMI中心肌存活的数量依赖于迅速再灌注。然而，尽管既往缩短从进院到气囊通开时间，AMI患者的死亡率仍很高。缺血再灌注损伤是在患者行PCI时缺血组织恢复血流后的引起的直接损伤，最终梗死面积的50％与之有关。因此组织血流恢复的同时减轻缺血再灌注损伤，并在再灌注时保护心肌，是高质量再灌注的要求。
持续心肌缺血不能早期进行再灌注可导致细胞死亡，人类在上百万年的大自然中逐渐去适应环境带来的各种应激，逐步形成心脏及其他组织对不利机体因素的保护反应。这些适应反应同样也可应用于心肌缺血再灌注损伤。在过去30年，已经发现心脏存在很强的适应缺血/再灌注应激的能力，心脏适应通过实施短暂的非致死性缺血和再灌注，在持续缺血之前（预适应）、再灌注的同时（后适应），或者在远隔组织，缺血前、缺血时或心肌持续缺血后再灌注时（远隔适应）进行短暂的缺血/再灌注。所有的处理方式都可显著增加心脏对长时间缺血的耐受性，保护许多细胞，诱导或平衡许多生理学和细胞途径，最终减轻细胞坏死和凋亡。
1.1心脏缺血适应
缺血缺氧后心肌ATP减少，无氧糖酵解增加，导致乳酸水平升高，最终引起细胞内外PH降低。为纠正PH，Na /H 交换器促使Na 内流，H 外流，细胞内Na 水平增高，正常情况下Na 是细胞外主要的阳离子，这时Na /Ca2 交换器促使Na 外流，Ca2 内流，导致钙超载。长期缺血，持续无氧糖酵解导致代谢产物垃圾蓄积。细胞内渗透压增高引起水内流导致细胞水肿，最终导致细胞内偏酸、钙超载、水肿。因为在受损细胞迅速增加氧化应激负荷和迅速纠正PH，导致钙处理受损，故再灌注有损伤作用。Na /Ca2 继续交换，引起钙的进一步蓄积，细胞内高钙氧化环境导致线粒体内膜上的线粒体渗透性转换孔（mPTP）开放，促使凋亡因子释放，启动细胞死亡。1986年Murry等在狗的心肌缺血之前给予多个循环的缺血再灌注，结果显示心肌梗死面积减少，首次提出缺血预适应的概念。后来在大鼠和狗的实验研究中得到了同样的结果。这种在缺血前经过短周期的缺血再灌注后减轻缺血再灌注损伤的处理叫缺血预适应（ischemic preconditioning, IPreC）。因缺血预适应仅用于动物研究，临床可行性很差，为解决这一问题，研究者提出了“缺血后适应”（ischemic postconditioning，IPostC），即在缺血后再灌注开始时进行短暂缺血再灌注循环，以减轻再灌注损伤。Zhao等用犬缺血再灌注模型，结果证实缺血后适应可缩小梗死范围、减轻缺血心肌的组织水肿和中性白细胞积聚、改善内皮细胞功能。并发现缺血后适应在限制梗死范围与保护缺血后的内皮细胞功能方面与缺血预适应有同样的效果。
1.2远隔器官的缺血适应
实验证实远隔器官如肝脏、小肠等组织缺血预适应对心肌缺血损伤也具有保护作用，这种在缺血器官以外进行缺血适应来改善缺血器官再灌注损伤的方法叫远隔缺血适应（remote ischemic conditioning, RIC）。远隔缺血预适应（remote ischemic preconditioning, RIpreC）是通过一个器官的重复缺血/缺氧，在使该局部器官组织对缺血/缺氧的耐受能力增高的同时，也显著增强其他远隔的靶器官或组织对缺血/缺氧的耐受能力，这种方法不直接作用于靶组织，而是在非重要器官进行，以避免对重要器官如脑和心脏行预适应引起缺血风险，因此近年来受到许多学者的关注。远隔缺血后适应（remote ischemic Postconditioning，RIPostC）是在器官缺血后再灌注开始时在远隔器官进行缺血适应，已达到减轻再灌注损伤的目的。远隔缺血即时适应（remote ischemic Perconditioning，RIPerC）是在器官缺血时再灌注之前在远隔器官重复进行缺血-再灌注适应，之后进行再灌注。
2.1 RISK信号通路
Hausenloy、Yellon等的研究中都提到RISK信号通路，他们不仅提出了令人瞩目的概念，更重要的是提出了PI3K、磷酸肌醇依赖的激活酶、Akt和ERK在早期再灌注时激活，作为对外源性心脏保护剂的应答。RISK在IPreC中非常重要，IPreC可激活PI3K及其下游靶点Akt和糖原合成酶3β（GSK3β），同时激活ERK启动腺苷，减少梗死面积。RISK信号通路的重要性在进一步的研究中也被证实，这些研究证实了在IPreC和IPostC中PI3K、Akt和下游激酶，如p70s6激酶和糖原合成酶3β的因果作用。GSK3β被认为是RISK信号通路下游集合点，其磷酸化后发挥抑制作用，抑制MPTP开放。近期的研究也显示Akt激活后对线粒体的形态学存在保护作用。磷酸酶和张力蛋白类似物脱去磷酸磷脂酰肌醇（3,4,5）-3羟甲基氨基甲烷磷酸盐，限制了Akt的活性，负向调节RISK信号通路，磷酸酶和张力蛋白基因缺陷放大了IPC减少梗死面积的作用。这些研究显示早期再灌注时RISK激活可放大心脏保护信号通路的作用。
2. 2 SAFE信号通路
TNFα、其受体2和STAT3共同称为SAFE系统。关于SAFE通路的描述要追溯到Lecour和Opie团队，Lecour提出了这个著名的名称。在STAT3缺乏的老鼠心脏中进行IPreC，其减少梗死面积和对外源性TNFα的应答作用消失。预适应处理的心脏冠脉血流在受体心脏也能激活STAT3，诱发保护作用。动物实验研究中显示IPostC也依赖于STAT3信号通路[13]。STAT3激活不仅有长时间的转录上调心脏保护蛋白，而且在急性期有改善线粒体呼吸的作用，尤其是在IPostC，同时可减少凋亡。间接证据显示RIPreC时STAT也参与其中，载脂蛋白A被认为是RIPreC中的体液转移信号，通过阻断PI3K、ERK和STAT3，RIPreC和外源性载脂蛋白A减少梗死面积的作用减弱。
2. 3 一氧化氮和蛋白激酶G（NO/PKG）信号通路
内皮一氧化氮合酶（NOS）来源的NO、cGMP和PKG是一个调节系统。内皮NOS在G蛋白偶联受体激活之后激活，通过一系列信号途径，涉及PI3K、磷酸肌醇依赖酶和Akt，然后使内皮NOS磷酸化或并激活。结果NO激活可溶性鸟苷酸环化酶，形成cGMP，激活PKG。PKG参与IPreC，IPreC过程中NO信号保护作用不仅通过PKG，而且通过亚硝基化。在IPostC过程中，钠离子交换通道是PKG另外一个靶点，PKG激活延迟了酸中毒的纠正。
2.4 远隔缺血适应的心脏保护信号传递
心脏保护信号从外周器官（脑、肠系膜、肾脏、骨骼肌、皮肤）传递至心脏，是通过复杂的 神经体液相互作用进行的。缺血/再灌注在外周器官诱发感觉纤维通过自主神经系统激活心脏自主神经，释放一些体液因子。外周感觉纤维激活涉及到PKCγ亚型。在一些研究中，通过脊髓和棘突上反射激活自主神经系统在缺血/再灌注心肌也可减少梗死面积。将进行外周预适应处理循环后的个体血浆或透析液转移至另一个体或个体心脏，甚至是不同物种，保护作用可通过体液转移，这就突出了体液转移信号的重要性。体液转移信号是一个＜15kDa的疏水性的分子，研究已经证实了NO、基质细胞衍生因子-1α、白介素10和microRNA-144的作用，但是这些因子单独均不能解释RIC中观察到的保护作用。关于RIC心肌保护信号转导的证据相对很少。腺苷、缓激肽、阿片类、白介素10和基质细胞衍生因子-1α[29]被认为是局部启动因子，蛋白激酶C（PKC）、RISK系统、内皮一氧化氮合酶（NOS）和低氧诱导因子（HIF-1α）作为介质，线粒体和其KATP通道作为效应器，与缺血预适应和后适应的信号转导相同。
3.1 年龄
尽管缺血和药物预处理在幼年心脏可减轻缺血/再灌注损伤，研究表明在老龄心脏心脏保护作用消失。在人体采用内皮功能作为保护作用的研究终点，在肱动脉行缺血/再灌注，结果显示缺血预处理的对抗内皮功能的保护作用随着年龄增加而减弱。
3.2 高血压
缺血后适应在正常大鼠心脏减少梗死面积，但是在高血压大鼠心脏不能减少梗死面积。在正常血压大鼠中，缺血后处理可增加GSK-3β磷酸化。但是，在高血压、心肌肥厚大鼠心脏中GSK-3β磷酸化完全没有增加。在合成代谢类固醇诱导的肥厚心肌，缺血/再灌注后缺血预后处理不能减少梗死面积。尽管卡托普利可诱导肥厚心肌恢复，甚至完全使左心室压正常，然而缺血后处理不能增加长期卡托普利治疗的保护作用。
总的来说，尽管预处理适应的保护作用仍然在高血压和/或左心室肥厚的动物中存在，但是缺血后适应减少梗死面积的作用消失。恢复缺血后适应的保护作用涉及到细胞质信号通路的改变。原发病（高血压、心肌肥厚）的治疗不能恢复缺血后处理的心脏保护作用。
3.3 高血脂和动脉粥样硬化
最近研究证实高血脂对心脏缺血/再灌注损伤和缺血预处理的敏感性存在有害作用。Osipov 等[43]研究证实在高血脂的猪的模型中梗死面积增大。已经证实在不同的饮食诱导的高血脂大鼠模型中缺血预适应和延迟缺血预适应的梗死面积减少作用消失。
在高胆固醇血症大鼠和家兔模型中的研究也证实了缺血后适应减少梗死面积的作用消失。在果糖喂养的高甘油三酯血脂大鼠心脏，通过非诺贝特降低胆固醇可以恢复缺血预处理诱导的心脏保护作用。关于高脂血症在远隔处理中的作用还没有报道。
3.4 糖尿病
尽管很早就认为糖尿病是缺血性心脏病的独立危险因素，糖尿病使缺血性心脏病患者长期预后更差，然而关于心肌对急性缺血/再灌注损伤的敏感性在多种糖尿病动物模型中出现了矛盾的结论。关于临床前动物研究，结果显示糖尿病心脏对急性缺血/再灌注损伤的敏感性关键取决于糖尿病的时间和严重程度，以及急性缺血/再灌注损伤模型的实验条件。
已经证明很多机制损害糖尿病心脏对预适应的作用。这些包括已知的细胞内促存活信号通路激活受损，比如RISK通路的Akt和ERK1/2成分及其下游靶点，比如SAFE通路的GSK-3β和Janus激活的激酶STAT3成分。最近的实验研究已经在探索心肌慢性Akt激活对预适应的反应。Whittington 等发现在老年大鼠心脏（12-18月龄）存在慢性Akt激活，这将不能在缺血预适应后进一步活性增加，表明在这种情况下Akt激活不能起到心脏保护作用。
3.5 尿毒症
尿毒症即终末期肾衰竭，是一种与缺血性心脏病高发有关的代谢性疾病。因此，可以推测尿毒症状态也可以导致内源性心脏保护机制减弱。然而，Byrne等报道缺血预适应、远隔适应和后适应在部分肾切除术或高腺嘌呤饮食诱导的急性尿毒症后4周大鼠仍然可以发挥心脏保护作用。他们也证明在这个模型中，RISK和SAFE信号通路受到影响。然而，急性尿毒症实验模型不能很好反映临床情况，因为尿毒症常常在晚期才被诊断。Kocsis等研究发现延长实验模型尿毒症至30周影响缺血预适应。他们发现尽管延长实验模型尿毒症导致严重代谢改变和心肌功能紊乱，但是缺血预适应的心脏保护作用在大鼠部分肾切除术后30周仍然存在。但是继续延长尿毒症的时间是否妨碍后处理或远隔处理仍不清楚。关于适应在临床尿毒症中的研究没有报道。
3.6 联合药物的作用
3.6.1 硝酸盐和硝酸盐耐受性
应用有机硝酸盐防止和减轻心绞痛症状、降低血压已经超过100年。然而，长期预防性硝酸盐治疗的主要局限性是血管对硝酸盐的耐受进展，导致临床效果消失。在临床前实验已经证明硝酸盐耐药加重缺血/再灌注损伤，导致预适应的心脏保护作用消失，自此在这个领域很少有进展。Fekete 等在大鼠中证实存在硝酸盐耐药时抑制了后适应限制梗死面积的作用。此外，在近期的临床研究中，Gori等报道了单次量的硝酸甘油的内皮预适应作用在延长硝酸甘油给药时间后消失。不过，硝酸盐迅速给药显示不干涉冠脉旁路移植术患者的远隔适应。
3.6.2 他汀类药物
大量临床实验和meta分析证明大多数长期使用抗高血脂药物，他汀（羟甲基戊二酸CoA还原酶抑制剂，也就是甲戊二羟酸通路抑制剂），存在很强的降低胆固醇作用，减少心血管病的发病率和死亡率，甚至在低风险患者也有此作用。然而，关于他汀和处理的心脏保护之间的相互作用知道的极少。Kocsis等[58]证实在大鼠心脏急性给予洛伐他汀阻断了预适应减少梗死面积的作用，长期给予洛伐他汀治疗阻断了后处理的降低梗死面积的作用。在这个研究中，由于洛伐他汀的治疗，心肌辅酶Q9和Akt磷酸化水平降低。
3.6.3抗糖尿病药物
在糖尿病患者中降低血糖的的治疗可能影响“适应”策略的心脏保护功效，调节潜在的心脏细胞内信号通路主要通过两条途径。抗糖尿病药物治疗可能干涉心脏保护信号通路，然后阻断“适应”策略，或可能模拟“适应”策略，然后可能诱导心脏保护作用。通过这些作用，抗糖尿病治疗在糖尿病患者可能潜在影响心脏长期预后。
2008年，美国食品和药品管理局发行了声明，提到新的抗糖尿病药物必须证明没有增加心血管事件的风险。这很好的证明了抗糖尿病治疗可以预防糖尿病微血管并发症，但是是否也降低大血管并发症，改善主要心血管预后仍没清楚，比如心肌梗死、中风、心力衰和致命的心律失常。
3.6.4. β受体阻断剂
在离体大鼠心脏长期口服心得安或尼普洛尔药物治疗可抵消缺血预适应的作用。相反的，在离体大鼠心脏缺血预适应时给予兰地洛尔治疗或在家兔心脏缺血前或再灌注时给予阿替洛尔或艾司洛尔，不干涉通过缺血预适应诱发的心脏保护作用。然而艾司洛尔阻断了七氟醚诱导麻醉药物预处理诱发的减少梗死面积的作用。另有研究发现，在离体大鼠心肌细胞中，美托洛尔可阻断缺氧或麻醉诱导的24小时延迟预适应。
最近的一个meta分析中，15项实验总共1155名患者证实了远隔缺血预适应显著降低手术后心肌损伤生物标记物，在换瓣手术中最显著，在冠脉旁路移植术中程度较小。保护效应的一个主要异质性来源是使用β阻断剂，表明这些药物可能减弱了患者远隔缺血预适应的心脏保护作用。目前β受体阻断剂是否影响内源性心脏保护信号仍不清楚，但是现在需要关于广泛使用β阻断剂治疗的进一步的研究和更多的细节分析。
3.6.5 钙通道阻滞剂
L型钙通道阻滞剂（CCBs）作为抗心绞痛和抗高血压药物广泛使用。在实验研究中，它们在大多数MI动物模型中可以减少梗死面积，在不同CCBs（也就是1,4二氢吡啶、维拉帕米或地尔硫卓）没有表现出不同的化学作用。然而，在缺血前或缺血早期开始治疗保护作用持续较大，而在再灌注时给药几乎没有有益作用[66]。然而急性MI临床试验令人失望，可能是由于药物需要在缺血开始或早期缺血时使用。目前尚无关于后适应或远隔适应和CCBs的研究。
心脏缺血后适应虽然可以在缺血事件发生后实施，但是由于缺血心肌本身对再次缺血非常敏感，因此不容易确定直接给予缺血后适应的强度。此外，缺血后适应需在PCI或CABG过程中进行，不适合在溶栓过程中应用，且可能导致血管内皮损伤，使缺血后适应的临床应用受到局限。随着研究的不断深入，以药物后适应和远隔部位适应的安全性和有效性引起广泛关注，成为改良后适应研究的主要方向。
远隔缺血适应可以应用于心脏缺血前、缺血时和缺血后，保护多种细胞，诱发和平衡多种信号通路，减少细胞凋亡，保留心脏功能。与远隔缺血预适应相比，远隔缺血即时适应和远隔缺血后适应更容易从实验室转化为临床，在冠心病治疗，尤其是急性心肌梗死治疗中具有很大潜力。但同时也存在很多问题：（1）动物研究中远隔缺血适应的保护机制是否也会出现在人体。（2）动物模型研究是否能反映复杂的患者，多数冠心病患者存在高血压、糖尿病、肥胖等多种合并症。（3）对于进行远隔缺血适应的时间的界定，是否存在缺血适应阈值时间，这个时间以外进行远隔缺血适应效果很差，这将有助于临床医生选择合适的患者进行远隔缺血适应。（4）为增强心脏保护作用，多种心脏适应的联合应用应如何选择。
联系客服
