缺血后适应对心肌无复流炎症-氧化应激机制的影响

李凤丽(综述)，董 梅，任法新(审校)

(青岛大学医学院附属烟台毓璜顶医院心血管内科，山东 烟台 264000)

经皮冠状动脉介入治疗(percutaneous coronary intervention，PCI)是快速恢复心肌灌注，减少心肌梗死面积，改善临床预后的有效方法之一。然而，即使在PCI成功开通心外膜血管的情况下，仍存在心肌灌注不良的现象，即心肌无复流(myocardiol no-reflow，MNR)现象。研究表明，MNR与PCI术后恶性心律失常、心力衰竭的发生密切相关[1-2]。如何有效地减少MNR现象是临床心脏病专家迫切需要解决的问题。与缺血预适应作用相似，缺血后适应(ischemia postconditioning，IPC)同样能够激活机体的内源性保护机制，发挥心脏保护作用。炎症-氧化应激机制在MNR的发生、发展中起着重要作用。IPC能否通过抑制炎症-氧化应激反应，改善MNR现象，目前尚未见相关报道。该文主要从炎症-氧化应激机制的角度出发，探讨IPC对MNR现象的影响。

1 MNR现象

1960年Krug等[3]构建猫心肌缺血/再灌注模型，应用2，3，5-氯化三苯基四氮唑染色的方法评估心肌灌注情况，发现缺血区心肌不能得到有效的血液灌注，这可能是最早发现的MNR现象。1985年Schofer等[4]首次报道了临床MNR现象。

目前临床上有多种评估MNR的方法，主要包括冠状动脉造影、心电图ST段回落、心肌呈色显像、心肌声学造影、冠状多普勒导丝血流速度和压力导丝测定等方法。采用不同的评估方法，测得的MNR发生率也不尽相同，发生率为20%～70%[2]。这提示MNR可能是心肌再灌注治疗后的一种普遍现象。关于MNR发生的机制尚不清楚，目前认为MNR现象是心肌缺血/再灌注损伤微循环功能障碍的一种表现形式[5]。

大量临床研究表明，MNR与不良的临床预后密切相关。Ndrepepa等[6]发现,MNR患者5年内的病死率显著高于具有充足血液复流患者，提示MNR患者临床预后较差。MNR也影响左心室的重构及扩大。Bolognese等[7]研究表明，MNR患者从术后第1天起左心室容积不断扩大，术后6个月的左心室容积为170 mL，而无MNR患者未出现左心室容积的进行性扩大。Galiuto等[8]研究表明，术后6个月MNR患者的左心室舒张末期容积增加了20%，提示MNR是左心室容积扩大的重要的预测因子。因此，积极防治MNR现象从而改善MNR患者的预后具有重要意义。

2 炎症-氧化应激机制与MNR现象

白细胞的黏附、聚集、释放反应在MNR的发生中发挥了关键作用。再灌注后大量白细胞浸润到梗死相关微血管区域，在选择素(如P-选择素、E-选择素)的作用下，白细胞在血管内皮细胞表面滚动，随后在整合素(CD11/CD18)的作用下与血管内皮细胞稳定黏附，进而堵塞毛细血管，使冠状动脉血流量下降，导致MNR现象[9]。白细胞释放肿瘤坏死因子ɑ、白细胞介素6等炎性因子，通过激活转录因子(如核因子κB)促进黏附分子表达，从而加重白细胞与内皮细胞的黏附，促进MNR发生[10]。另外，白细胞通过激发炎性反应，破坏微血管的完整性，增加血管通透性，导致心肌组织水肿，形成外源性压迫，使冠状动脉血流量进一步减少，促进MNR发生[11]。微血管损伤后，内皮下的胶原纤维暴露，与血小板相互作用，促进血小板活化和血小板血栓的形成，导致心肌微循环栓塞，活化的血小板释放5-羟色胺、血栓恶烷A2[12]。5-羟色胺可以有效地刺激血管平滑肌细胞收缩，具有强大的血管收缩作用，血栓恶烷A2也是有效的血管收缩剂，并且可以促进血小板聚集，促使血小板血栓的形成，最终使MNR现象不断发展、恶化[13]。白细胞释放炎性介质，与血管内皮细胞相互作用使内皮细胞活化并释放血管活性物质，引起血管收缩，导致冠状动脉阻力增加[14-15]。Willerson等[16]证实，冠状动脉阻力的增加与无复流区血流的降低密切相关，提示冠状动脉阻力增加可导致MNR现象。动物实验证实，冠状动脉梗阻90 min后，应用滤除白细胞的灌注液灌注心肌可以降低MNR的发生，并且干预中性粒细胞聚集或阻断其释放反应，可以减少心肌梗死面积[17]。

除了上述炎性反应外，活性氧类(reactive oxygen species，ROS)也在MNR发生、发展中扮演着关键角色。心肌缺血时，氧自由基清除系统功能减弱甚至丧失，再灌注后，ROS通过多种途径爆发式产生，超过了抗氧化防御系统的清除能力，导致ROS大量堆积[18]。ROS可导致内皮细胞生物膜脂质过氧化，降低膜的流动性，增加内皮细胞膜的通透性，引起内皮细胞肿胀，从而导致冠状动脉血流量下降和MNR现象。ROS破坏内皮细胞源性一氧化氮合酶和四氢叶酸(一氧化氮合酶的重要辅因子)的生物活性，导致一氧化氮合成减少[14]。一氧化氮不但可以使血管舒张，还可以阻止血小板聚集，抑制黏附分子(CD11/CD18)表达[19-20]。因此，一氧化氮合成减少可引起冠状动脉血管收缩，血小板黏附、聚集形成微血栓，白细胞对内皮细胞的损伤增强，加重MNR现象。Hasan等[21]研究表明，MNR患者肱动脉血液中非对称二甲基精氨酸水平显著升高，二甲基精氨酸可抑制一氧化氮的合成，表明一氧化氮合成减少与MNR的发生相关。ROS还可以激活转录因子(核因子κB、Ap-1)，促进黏附分子的表达，促进白细胞与内皮细胞的黏附作用，进而加重白细胞聚集，微血管阻塞，导致MNR。ROS抑制细胞Na+，K+-ATP酶和内质网Ca2+-ATP酶的活性，从而导致细胞内钙超载。细胞内过量的钙离子可以引起心肌纤维长时间收缩(挛缩)，提示ROS可通过增强心肌纤维的持续性收缩，使心肌纤维间的毛细血管受到长时间压迫，进而导致冠状动脉血流量减少，MNR的发生[14]。

3 IPC与心肌I/R损伤

3.1IPC的背景 1986年Murry等[22]提出了缺血预适应的概念，即在心肌长时间缺血之前，进行多次重复的非致命性短暂闭塞-开通操作，可以激活机体内源性保护机制，增强心肌对缺血的耐受性，具有强大的心脏保护作用。在实际临床中，心脏缺血事件是不可预测的，因此缺血预适应的临床应用受到很大限制。1996年，Na等[23]首次提出了IPC的概念，即在心脏缺血事件发生后，完全恢复血液再灌注前，对梗死相关动脉实施数次短暂重复的闭塞-开通操作，可以取得与缺血预适应类似的心脏保护作用。2003年，Zhao等[24]应用犬心肌梗死模型，进行3次循环的闭塞-开通各30 s的操作，发现心肌梗死面积减少了44%，由此正式提出了IPC的概念。2005年，Staat等[25]对30例心肌梗死患者随机分为PCI组和PCI+IPC组，结果表明，与IPC组相比，PCI+IPC组术后72 h的血清肌酸激酶显著下降，心肌梗死面积减少36%，该研究首次将IPC应用于临床，具有里程碑意义。

3.2IPC抑制炎症-氧化应激反应的机制 心肌缺血时，缺血心肌细胞合成并释放腺苷，与细胞表面受体(A1、A2等)结合，发挥心脏保护作用[26]。除了具有血管舒张作用从而增加微循环血流量外，腺苷还能抑制白细胞黏附和迁移，抗血小板聚集，抑制ROS产生。另外，研究表明，腺苷可以减少缺血/再灌注模型鼠T细胞活化及其下游的炎性反应的发生[27]。因此，腺苷具有减轻炎性反应的作用。IPC通过间断血液供应而延缓腺苷的清除，从而减轻炎性反应对心肌微循环的损伤。

IPC可以减少黏附分子(如P选择素)的表达，抑制白细胞与内皮细胞的黏附[28]。Zhao等[24]研究证实了IPC处理后中性粒细胞与冠状血管内皮细胞的黏附现象显著地降低，缺血心肌过氧化物酶的活性降低，中性粒细胞的活化受到抑制。IPC通过反复间断阻断血流，使ROS的底物供应减少，减少突然复氧导致的ROS的爆发产生，同时也使ROS清除酶不被快速稀释，抑制ROS的大量堆积，减轻其对内皮细胞的氧化损伤。Kin等[29]对在体鼠心脏缺血模型进行IPC操作，发现再灌注早期ROS的产生减少。Zhao等[24]研究表明，IPC能减少缺血区心肌丙二醛水平及二氢乙叮荧光染色(丙二醛和二氢乙叮与心肌氧化损伤密切相关)，提示IPC能减少ROS的产生，从而减少ROS对细胞膜脂质的过氧化损伤。Sun等[30]对离体幼鼠心肌细胞进行缺氧3 h、复氧3 h处理后也发现ROS产生减少。

IPC抑制炎症-氧化应激损伤的机制可能与以下信号转导通路有关。①再灌注损伤补救激酶途径(reperfution injury salvage kinase，RISK)：RISK包括磷脂酰肌醇3-激酶-Akt(phosphatidylinositol-3-OH kinase-Akt，PI3K-Akt)和丝裂原活化蛋白/细胞外调控激酶(mitogen-activated protein/extracellular regulation kinase，MEK1/2-ERK1/2)[31]。IPC可以通过细胞表面G蛋白偶联受体激活PI3K-Akt信号通路，使内皮细胞源性一氧化氮合酶活化并合成一氧化氮，从而改善心肌微循环，抑制血小板血栓的形成和白细胞参与的炎性反应[32]。ERK1/2是丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPK)家族中的一员，MAPK属于酪氨酸激酶系列，是体内重要的第二信使，可将细胞外信号传递到细胞内，从而促进超氧化物歧化酶、抗氧化因子的快速表达，进而减轻ROS介导的氧化应激损伤。②p38 MAPK与c-Jun氨基端激酶MAPK：p38和c-Jun氨基端激酶是应激反应蛋白，可以被炎性介质活化，从而介导细胞内炎症信号转导。IPC抑制p38和c-Jun氨基端激酶的活性，从而减轻氧化剂、炎性反应对血管内皮细胞的损伤[33]。

4 小 结

MNR是多因素共同参与的复杂的病理过程，具体发生机制目前尚不清楚。研究证实内皮细胞功能损失、中性粒细胞浸润、缩血管活性因子释放、氧化应激损伤、钙超载等机制可导致心肌微循环功能障碍，促进MNR的发生，其中炎症-氧化应激反应在MNR的发生中具有重要作用。大量研究表明，IPC通过激活RISK和p38 MAPK与c-Jun氨基端激酶MAPK等多种途径抑制炎性反应、减轻氧化应激损伤、促进一氧化氮产生，从而抑制炎症-氧化应激反应，减少MNR，改善心肌组织微循环灌注，最终发挥心脏保护作用。由此可见，IPC可有效地减少MNR的发生，为今后临床防治MNR提供了新思路，具有十分广阔的临床应用前景。

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