臨床應(yīng)用心肌缺血預(yù)適應(yīng)與后適應(yīng)的哲學(xué)理論

1、 臨床應(yīng)用心肌缺血預(yù)適應(yīng)與后適應(yīng)的哲學(xué)理論 中圖分類號(hào)：r541 r256 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào)：16721349（2015）03037504缺血性心臟病是臨床上的常見病和多發(fā)病，如果不及時(shí)恢復(fù)缺血區(qū)的血液灌注，缺血將最終導(dǎo)致心肌細(xì)胞死亡。因此，一旦發(fā)生心肌缺血，采用溶栓治療或其他方法盡快恢復(fù)缺血區(qū)供血，以搶救盡可能多的心肌細(xì)胞，減小梗死面積，是目前醫(yī)學(xué)界公認(rèn)的治療措施。但是人們?cè)谂R床實(shí)踐及醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，缺血心肌在恢復(fù)血流后引起心肌超微結(jié)構(gòu)、功能、代謝及電生理方面的進(jìn)一步損害，即心肌缺血/再灌注損傷（myocardial ischemia/reperfusion injury，mi/ri）

2、。因此，如何減輕mi/ri是醫(yī)學(xué)界研究的熱點(diǎn)。20世紀(jì)八十年代，心外科的臨床研究顯示控制再灌注條件可減輕mi/ri，但不能從根本上控制mi/ri的發(fā)生和發(fā)展。隨后針對(duì)mi/ri損傷機(jī)制，采用外源性自由基清除劑、鈣拮抗劑、細(xì)胞保護(hù)劑等能有效防治mi/ri。但是，藥物和細(xì)胞保護(hù)劑的作用依賴有效的再灌注，因此，外源性的干預(yù)措施具有一定的局限性。1 內(nèi)源性心臟保護(hù)的發(fā)現(xiàn)歷程1986年murry等首先報(bào)道了心肌缺血預(yù)適應(yīng)（ischemic preconditioning，ipc）現(xiàn)象。在狗實(shí)驗(yàn)中阻斷冠狀動(dòng)脈左旋支5 min，再灌注5 min，反復(fù)4次，然后阻斷40 min，再灌注3 h，心肌梗死面積比對(duì)

3、照組（阻斷40 min后持續(xù)再灌注3 h）明顯減少，心功能改善，心律失常發(fā)生率降低，自由基的形成減少，心肌超微結(jié)構(gòu)的損害減輕。認(rèn)為這是因?yàn)槎虝旱娜毖驮俟嘧⑻岣吡诵募?duì)隨后而來的較長時(shí)程的缺血耐受力，并把這作者單位：山西醫(yī)科大學(xué)（太原 030001），email：347642818種現(xiàn)象稱為缺血預(yù)適應(yīng)作用（ischemia preconditioning，ipc）1。ipc的提出，打破了醫(yī)學(xué)界對(duì)心肌缺血損傷的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)，ipc比當(dāng)時(shí)所知的任何藥物具有更有效的非同尋常的心肌保護(hù)作用。隨后，研究者發(fā)現(xiàn)缺血預(yù)適應(yīng)現(xiàn)象也存在于其他物種，如兔2，豬3，大鼠4。人類也可進(jìn)行缺血預(yù)適應(yīng)5，將缺血預(yù)適應(yīng)應(yīng)用于臨

4、床6，先后采用機(jī)械性預(yù)適應(yīng)（如心外科手術(shù)時(shí)間歇阻斷主動(dòng)脈、改變體外循環(huán)模式、再灌注壓力、再灌注搏動(dòng)等）和藥物性預(yù)適應(yīng)等手段減輕再灌注損傷。但是臨床上患者往往是出現(xiàn)了心肌缺血的情況才會(huì)到醫(yī)院就診治療，錯(cuò)過了進(jìn)行預(yù)適應(yīng)的最佳時(shí)機(jī)，再者由于倫理方面的原因7，限制了預(yù)適應(yīng)的臨床應(yīng)用。所以murry等發(fā)現(xiàn)的這種經(jīng)典缺血預(yù)適應(yīng)只適合用于缺血事件可以預(yù)先估計(jì)的情況，比如心臟外科手術(shù)。2003年，zhao等通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在狗心肌缺血后再灌注前對(duì)其心臟實(shí)施反復(fù)短暫的再缺血和再灌注，具有顯著的心肌保護(hù)作用，這一現(xiàn)象稱為心肌缺血后適應(yīng)（ischemic postconditioning，ipost）8。由于缺血

5、后適應(yīng)比預(yù)適應(yīng)在實(shí)施上有更好的可預(yù)測(cè)性及臨床可控性，在預(yù)防缺血再灌注損傷方面開啟了一個(gè)新的治療前景。顯示出了較好的臨床應(yīng)用前景9。雖然ipc和ipost都可以減輕心臟缺血再灌注損傷，但是這二者都需要直接在心臟上進(jìn)行操作以達(dá)到保護(hù)的效果，這對(duì)于某些臨床情況很顯然不實(shí)際并且是有害的。1993年，prayklenk發(fā)現(xiàn)了這樣的現(xiàn)象：如果對(duì)狗的冠狀動(dòng)脈回旋支實(shí)施預(yù)適應(yīng)，即缺血5 min，再灌注5 min，4個(gè)循環(huán)，可以減輕由于左冠狀動(dòng)脈前降支缺血1 h，再灌注4.5 h所造成的心肌的損害，即在一個(gè)血管支配區(qū)進(jìn)行短暫的缺血預(yù)適應(yīng)，可以減輕較遠(yuǎn)處其他血管所支配區(qū)域的缺血再灌注損傷10。隨后的研究發(fā)現(xiàn)，其他

6、遠(yuǎn)離心臟的器官，如腎臟11，小腸12接受預(yù)適應(yīng)之后，同樣可以減少冠脈阻塞導(dǎo)致的心肌梗死。1997年，birnbaum等13和oxman等14分別發(fā)現(xiàn)如果阻斷后肢骨骼肌的血液供應(yīng)，進(jìn)行缺血預(yù)適應(yīng)，也可以顯著減輕心臟的缺血再灌注損傷，減小心肌梗死面積，減輕再灌注之后的心律失常，這種現(xiàn)象被稱為遠(yuǎn)隔預(yù)適應(yīng)（remote ischaemic preconditioning，ripc）。這種肢體缺血預(yù)適應(yīng)可以最大程度的減少創(chuàng)傷，只需要像測(cè)量血壓一樣，用血壓計(jì)或類似的方法，加壓并維持一定壓力（如200 mmhg）以阻斷肢體的血液供應(yīng)使其缺血，減壓即可恢復(fù)血流即再灌注。事實(shí)證明，ripc可以更方便的應(yīng)用于臨床

7、外科手術(shù)，減少患者痛苦15，16。ripc的概念現(xiàn)在已經(jīng)擴(kuò)展到了不同器官組織之間的用來抵抗急性缺血再灌注損傷的一種內(nèi)源性保護(hù)。2005，研究者發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)隔缺血后適應(yīng)現(xiàn)象17（remote ischaemic postconditioning，ripost），這使缺血后適應(yīng)應(yīng)用于急性心肌梗死患者的可能性大大增加。2 內(nèi)源性心臟保護(hù)機(jī)制迄今為止，最有效的內(nèi)源性心臟保護(hù)方法，研究者對(duì)預(yù)適應(yīng)和后適應(yīng)機(jī)制進(jìn)行了深入研究。ipc和ipost是涉及多種因素參與的復(fù)雜過程，具有許多共同之處：均誘導(dǎo)觸發(fā)因子（triggers）釋放，經(jīng)多條細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的介導(dǎo)，作用于多種效應(yīng)器，影響mi/ri損傷的關(guān)鍵環(huán)節(jié)而發(fā)揮

8、心肌細(xì)胞保護(hù)作用。 2.1 內(nèi)源性觸發(fā)物質(zhì) 目前證實(shí)ipc和ipost 共有的觸發(fā)因子包括腺苷、乙酰膽堿、阿片肽等。ipc 相關(guān)的內(nèi)源性觸發(fā)因子還有一氧化氮（nitric oxide，no）、兒茶酚胺、血管緊張素、內(nèi)皮素等。2.1.1 腺苷 在預(yù)適應(yīng)低氧階段，細(xì)胞內(nèi)腺苷釋放驟增，激活腺苷a1 受體，是啟動(dòng)和介導(dǎo)ipc的重要環(huán)節(jié)。給予外源性腺苷預(yù)處理，可模擬ipc的保護(hù)作用18，在ipc 前給予腺苷受體阻斷藥則可以阻斷ipc 對(duì)心肌的保護(hù)作用19。同樣，腺苷也參與ipost，但是主要激活的是a2和a3受體20。2.1.2 緩激肽 心肌缺血時(shí)引起冠脈內(nèi)皮釋放緩激肽（bradykinin），作用于緩

9、激肽b2受體，誘發(fā)某些蛋白激酶c（protein kinase c，pkc）同構(gòu)體迅速而短暫地易位，并可觸發(fā)no和前列環(huán)素（pgi2）的釋放，no釋放引起cgmp水平升高，抑制l鈣通道，抑制心肌收縮和降低能量消耗；no還有擴(kuò)張冠脈和抑制血小板黏附作用。外源性緩激肽可模擬ipc樣心肌保護(hù)作用21。緩激肽也參與后適應(yīng)過程22。2.1.3 阿片肽 阿片肽和阿片肽受體在介導(dǎo)ipc和ipost中的作用逐漸得到重視。給予阿片受體激動(dòng)劑，可緩解心絞痛、減小梗死面積。這與ipc和ipost的保護(hù)效應(yīng)相似23，24，非特異性阿片受體拮抗劑納洛酮可抑制ipc25。采用外源性的非致命性措施，即心肌缺血預(yù)適應(yīng)和后適應(yīng)

10、，刺激機(jī)體細(xì)胞釋放若干細(xì)胞因子，這些細(xì)胞因子作為配體與相應(yīng)受體結(jié)合或細(xì)胞因子本身直接活化相關(guān)的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路而觸發(fā)內(nèi)源性心臟保護(hù)，從而實(shí)現(xiàn)外因與內(nèi)因相互結(jié)合的關(guān)鍵步驟。2.2 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路2.2.1 蛋白激酶c 短時(shí)缺血引起體內(nèi)釋放腺苷、緩激肽等內(nèi)源性物質(zhì)，作用于心肌的相應(yīng)受體所偶聯(lián)的抑制性g蛋白，激活磷脂酶c（plc），plc使磷脂酰二磷酸肌醇（pip2）分解生成三磷酸肌醇（ip3）和二酰甘油（dag），ip3和dag作為第二信使分別激活ca2+通道和pkc，使效應(yīng)蛋白磷酸化，介導(dǎo)了ipc對(duì)心肌細(xì)胞的保護(hù)作用。現(xiàn)已證明pkc在ipc的細(xì)胞內(nèi)信息傳遞中起關(guān)鍵作用，它的激活是ipc所共有的細(xì)

11、胞內(nèi)機(jī)制。目前證實(shí)大鼠心臟ipc 與pkc、pkc 和pkc 有關(guān)，而兔心臟ipc 則涉及pkc 和pkc，ipc中pkc的心臟保護(hù)作用是通過對(duì)下游蛋白質(zhì)的磷酸化而實(shí)現(xiàn)的26。zatta等27的實(shí)驗(yàn)顯示ipost 對(duì)大鼠i/r 心肌的保護(hù)作用與誘導(dǎo)pkc 表達(dá)和轉(zhuǎn)位有關(guān)。2.2.2 絲裂素活化蛋白激酶（mitogen activated protein kinases，mapks） mapks是細(xì)胞外信號(hào)引起細(xì)胞核反應(yīng)的共同通路。主要包括細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)蛋白激酶（extracellular signalregulated protein kinases，erks），應(yīng)激活化蛋白激酶（stress

12、activated protein kinase，sapk）和蛋白激酶p38 （p38 mapk）。其中，erks 介導(dǎo)ipc 心臟保護(hù)28，而ipc 通過抑制sapk的活化發(fā)揮心臟保護(hù)作用29。darling等30在兔離體心臟i/r 模型上證實(shí)，ipost 可以激活erk1/2 并限制心肌梗死范圍，再灌注前給予erk1/2 上游激酶抑制劑pd98059，消除ipost 的上述心臟保護(hù)作用；與yang 等31在整體兔心臟i/r模型上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。這些研究提示erk1/2 是內(nèi)源性心臟保護(hù)的重要細(xì)胞內(nèi)信號(hào)途徑。除此之外，心臟內(nèi)源性保護(hù)機(jī)制細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑還涉及包括磷脂酰肌醇3激酶/（phos

13、phoinositide3 kinase，pi3k/akt）32等。觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路后，引起一系列瀑布式的細(xì)胞內(nèi)反應(yīng)，每條通路之間又存在復(fù)雜的聯(lián)系，從而組成更為廣泛的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，最終啟動(dòng)終末效應(yīng)物，完成外因啟動(dòng)內(nèi)因。2.3 終末效應(yīng)物2.3.1 katp通道 katp通道不僅存在于細(xì)胞膜，也存在于線粒體膜，parra等在犬模型上的研究也證實(shí)線粒體katp 通道參與預(yù)適應(yīng)的保護(hù)作用33。激活線粒體膜上的katp通道，復(fù)極化時(shí)k+外流增加，導(dǎo)致動(dòng)作電位時(shí)程和不應(yīng)期縮短，平臺(tái)期縮短，電壓依賴性ca2+通道活性下降，ca2+內(nèi)流減小，減輕鈣超載引起的損傷；同時(shí)心肌收縮力減弱，減少atp消耗，保護(hù)缺

14、血心肌。再灌注早期線粒體膜通透性轉(zhuǎn)換孔（mitochondrial permeability transition pore，mptp）開放是mi/ri 致細(xì)胞死亡的重要環(huán)節(jié)。mptp 的抑制劑環(huán)孢霉素a可以發(fā)揮類似后適應(yīng)的作用34。ipc 和ipost 通過開放線粒體膜katp 通道、抑制mptp 開放，抑制氧自由基產(chǎn)生和鈣超載而發(fā)揮心臟保護(hù)作用35。2.3.2 內(nèi)源性保護(hù)蛋白 已經(jīng)證實(shí)與內(nèi)源性心臟保護(hù)有關(guān)的內(nèi)源性保護(hù)性蛋白質(zhì)包括熱休克蛋白（heat shock proteins，hsps）、氧自由基清除酶、金屬硫蛋白等?；罨膒kc可以激活mapks，兩者共同作用于細(xì)胞核因子nfkb（nu

15、clear factor kb），促進(jìn)保護(hù)性蛋白基因的轉(zhuǎn)錄，以合成具有保護(hù)作用的hsps和超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，sod）等抗氧化酶，增加心肌對(duì)缺血、缺氧的耐受力。hsps保護(hù)缺血心肌的機(jī)制是：開放katp通道。應(yīng)用特異性katp通道阻斷劑格列本脲后，hsps縮小心肌梗死范圍的作用就消失；抗氧化作用。hsps可引起細(xì)胞內(nèi)諸多變化，使一些酶活性增強(qiáng)，調(diào)整細(xì)胞內(nèi)ca2+濃度、ph值、atp合成、sod產(chǎn)生等；hsps磷酸化發(fā)生快速反應(yīng)，有立即保護(hù)細(xì)胞的作用。sod的增加可以清除缺血/再灌注時(shí)產(chǎn)生的自由基，拮抗其對(duì)膜脂質(zhì)的過氧化反應(yīng)，保持細(xì)胞的結(jié)構(gòu)完整性和膜表面蛋白

16、質(zhì)的功能，發(fā)揮其保護(hù)作用。 從預(yù)適應(yīng)和后適應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)制中，不難看出，非致命的損傷性刺激作為適應(yīng)性手段，是誘發(fā)心肌細(xì)胞保護(hù)的外因條件。機(jī)體細(xì)胞本身所具有的內(nèi)源性抗損傷機(jī)制則是內(nèi)因。預(yù)適應(yīng)或后適應(yīng)（外因）通過激動(dòng)細(xì)胞內(nèi)源性途徑（內(nèi)因）達(dá)到保護(hù)作用，體現(xiàn)了內(nèi)因和外因相互統(tǒng)一的辯證觀。作為研究者或臨床工作者，無疑愿意看到機(jī)體內(nèi)源性保護(hù)的共同最后通路，探究出這條通路的開關(guān)或啟動(dòng)條件，這對(duì)開發(fā)細(xì)胞保護(hù)的效應(yīng)將帶來無限光明的前景。但事物往往是錯(cuò)綜復(fù)雜的。通過對(duì)心臟內(nèi)源性保護(hù)的機(jī)制研究，人們發(fā)現(xiàn)了上述的多種物質(zhì)及多條通路都參與其中，無論是哪種物質(zhì)哪條途徑都有大量的文獻(xiàn)支持，面對(duì)眾多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們不得不承認(rèn)，無法用一種共有的產(chǎn)生機(jī)制來解釋所有的現(xiàn)象。不論是缺血預(yù)適應(yīng)還是缺血后適應(yīng)，都可能啟動(dòng)了細(xì)胞內(nèi)復(fù)雜的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，從而起到了保護(hù)性作用。但是，缺血預(yù)適應(yīng)和缺血后適應(yīng)保護(hù)作用一定的相對(duì)性，這種保護(hù)作用不是無限制的。目前研究認(rèn)為，一般不超過5個(gè)循環(huán)效果較好。我們假設(shè)，一次缺血預(yù)適應(yīng)或后適應(yīng)能夠引起某樣或某些內(nèi)源性物質(zhì)釋放，但數(shù)量很少，多次缺血預(yù)適應(yīng)或后適應(yīng)后，釋放的內(nèi)源性物質(zhì)增多，因此保