陈演（1）综述瞿宁厚（2）审校
(1．海南省文昌市人民医院骨科，571300，海南文昌；
2．成都体育学院附属体育医院，四川成都610941)
[摘要]
缺血再灌注损伤的基础研究取得了明显的进展，这亦反映在对肢体缺血再灌注损伤的研究中。本文仅就后者的发生机制，对局部和全身的影响以及对其防治等方面的若干进展进行介绍和展望。
肢体缺血是临床常见的情况，恢复其血液循环是挽救缺血肢体的必须前提，而且血液循环恢复得越早越好，这即所谓的再灌注。但是再灌注有时不但不能使肢体功能、代谢和结构恢复正常，反到加重局部代谢功能紊乱以及结构损害，这即是缺血再灌注损伤(ischemia-reperfusion injury，IR)。IR损伤作为一种普遍的病理生理过程存在于多种组织器官。肢体IR损伤主要是指骨骼肌的IR损伤，见于地震及意外灾害和事故中的肢体挤压伤、骨筋膜室综合征、止血带和石膏、小夹板固定的错误使用和断肢再植等。IR损伤的研究，近年来不论在发生机制(对肢体局部和远隔器官的影响)以及在防治IR损伤等方面均取得令人注目的进展。本文仅就这些进展的若干层面进行介绍，以供探讨，并敬祈指正。
1肢体缺血再灌注损伤发生的机制
Pack等强调，IR损伤发生根本的机制是氧自由基的大量产生和细胞内钙超载以及随之而来微血管功能障碍。IR时，Ca2+大量内流，激活磷脂酶，降解膜磷脂，导致膜损害、脂质过氧化以及破坏细胞骨架并引发中性粒细胞(polymorphonuclear neutrophil，PMN)的激活和浸润，通过呼吸爆发释放大量的氧自由基(与黄嘌呤氧化酶在IR时的活性过度增加有关)。蛋白水解酶及炎症介质引发或加重细胞损伤，自由基还有细胞毒作用。在这些因素综合作用下，在微血管内PMN和内皮细胞相互黏附的作用明显增加，其结果是造成微血管功能障碍并灭活一氧化氮(NO)。晚近的研究发现核因子κB(NF-κB)和活化蛋白-1(AP-1)这两个核转录因子及其下游的促炎细胞因子如TNF-α和IL-6等在心肌IR损伤期间的显著表达，提示它们在IR损伤中的关键作用。这对骨骼IR损伤的研究具有一定的指导意义。
2肢体缺血再灌注损伤时的细胞凋亡
2．1细胞死亡形式
细胞死亡形式不止一种，己知的有坏死、凋亡以及有丝分裂细胞死亡(mitoticcell death)，后者又称“有丝分裂灾难”(mitoticcatastrophe)，是近年发现的，而有丝分裂的死亡方式与细胞分裂过程受阻有关。
细胞凋亡是基因调控的，是为维护机体内稳态的自主性死亡，适应内外环境变化，维持正常生长发育、正常生理状态和功能，消除无功能甚至是有害细胞所必须的，这在胚胎发育中尤为重要，因此具有重大的生物学意义。细胞凋亡过程是以胞核DNA片段化裂解为特征，是一耗能的主动过程，有赖于mRNA和蛋白质的新合成。
肢体IR损伤时，不足以引发坏死但又恢复无望的细胞选择了凋亡。其负面影响是减少肌组织的实质成分，但其正面影响是不会像细胞坏死那样产生“次级损伤”，即不会引发周围组织的炎症和免疫反应，这是有利的。
2．2肢体IR损伤肌细胞凋亡的诱发机制
哺乳动物细胞凋亡途径有二，即线粒体途径(胞内途径)与死亡受体途径(胞外途径)。其中天冬氨酸特异的半胱氨酸蛋白酶(半胱天冬酶，caspases)家族在这两条途径中都起着非常重要的作用。IR损伤引发的细胞凋亡与氧自由基的大量产生、钙超载、线粒体通透性转换孔道(MPTP)开放，NO的减少和钾通道阻滞有关，更与上面提到的半胱天冬酶的活化直接有关，也与某些细胞因子有关。近期的工作表明，核因子-κB是一组调控细胞凋亡的重要转录因子。可见，引发IR损伤的机制在一定程度上就是导致此时细胞凋亡的机制。
2．3 IR损伤时细胞凋亡的基因调控
基因调控是一个复杂的过程，有死亡信号产生时，并经纷杂的信号转导作用，启动了凋亡程序，调控这一过程的网络系统失控，从而发生了细胞凋亡。Bax及bcl-2是目前研究较为成熟的与凋亡相关的Bcl-2基因大家族的成员，bcl-2属抗凋亡亚族，其对维持线粒体结构和功能的完整性起重要作用，它可增加线粒体内质子的外排，调节线粒体通透性转换孔道(PTP)，阻止C-myc(一种原癌基因)介导的凋亡，抑制与还原型谷胱甘肽含量下降相关的凋亡。bcl-2蛋白分子C端的羧基具有疏水性，含有一个由19个氨基酸伸展形成的跨膜结构，常位于线粒体膜。这一特点与bcl-2调节细胞凋亡的方式和能力非常有关。Bax则是属促凋亡亚族(又称原凋亡亚族)的代表，这一亚族同样还有很多其他成员。它可促使线粒体释放细胞色素C，从而促进细胞凋亡。Bax与bcl-2既可构成异源二聚体，也可自身组成同源二聚体，这取决于bcl-2和Bax之间的比例。异源二聚体占优势时，有利于细胞存活，Bax同源二聚体占优势时，则趋于凋亡。无死亡信号时，促凋亡基因以无活性形成分布于胞液或细胞骨架，抗凋亡基因作为细胞内膜结构的一部分被隔离。此时，两者均无行动，不起作用，在IR损伤时，有死亡信号发生，两者均开始行动，一旦Bax的表达占优势，即可组成Bax同源二聚体，抑制了bcl-2的抗凋亡作用，促进了细胞凋亡的发生。
3肢体缺血再灌注的全身影响
严重的肢体IR可引起全身炎症反应综合征(SIRS)，甚至远隔的多脏器功能障碍综合征(MODS)，其中肺是易受累的首位靶器官，表现为急性肺损伤(ALI)或急性呼吸窘迫综合征(ARDS)。
3．1肢体IR时ARDS发生机制
由于肢体IR过程中产生的大量活性氧物质和炎性介质所导致的PMN过量过度激活及在肺脏内大量扣押、浸润和清除延迟，是发生ARDS的中心环节，而从肢体IR组织中释放入血循环的代谢产物和炎性物质(如TNF-α、IL-6等)是使PMN激活及在肺内聚集的必要物质。在肺组织内被大量扣押，浸润的被激活了的PMN，通过呼吸爆发等释放大量自由基、蛋白水解酶及炎症介质等有害物质造成肺组织损伤。适度清除PMN及其有害内容物是控制炎症发展和脏器损伤的重要措施。由于进入到肺炎症灶的PMN无法再回到血循环，只能以坏死或凋亡方式进行清除。凋亡是对机体更为有利的清除方式。而这些炎性因子是导致PMN激活和凋亡延迟的关键因素。周君琳等研究发现，患者肢体IR血清能够明显抑制体外培养的人类PMN凋亡，表明肢体IR所致多脏器损伤的发生机制同样有PMN凋亡延迟的参与。
3．2可能的防治措施
只要抓住发生ARDS的中心环节，就有防治的可能，适度清除PMN及其有害内容物对于控制炎症的发展和脏器损伤等是至为重要的。周君琳等的研究提示，设法逆转此种PMN凋亡延迟有望成为防治肢体IR损伤的新方法。他们的一系列工作研究表明，大鼠肢体IR致肺损伤时，内源性一氧化碳(CO)和外源性小剂量CO均具有降低此时肺内PMN扣押，减轻肺水肿，提高动物存活率的作用。近期的研究显示，0．025％的CO可明显增加PMN的凋亡率，逆转肢体IR患者血清所致的凋亡延迟，表明CO抗PMN扣押作用的细胞机制是与之促进PMN凋亡加速其非炎性清除有关。还有资料证实，CO能够抑制TNF-α等所致血管内皮细胞和血管平滑肌细胞凋亡以及肺IR所致的肺凋亡指数，从而发挥对肺的保护作用。提示CO对细胞凋亡的调控作用具有组织细胞特异性。CO是通过何种分子机制促进PMN的凋亡的呢?研究表明，NF-κB是中性粒细胞凋亡过程中的重要转录因子，炎症介质导致其凋亡延迟并与之关系甚为密切。周君琳等的研究亦发现外源性小剂量CO具有明显抑制PMN NF-κB激活的作用，表明CO促凋亡作用与其对NF-κB通路的抑制作用有关。他们认为，利用CO对NF-κB信号系统的调控可能成为治疗多种炎性损伤的切入点，具有潜在的临床应用前景，值得期待。
体内的CO主要来源于HO催化血红素产生胆绿素的过程中。周君琳等的研究证明了CO这个体内重要的小分子气体信使物质的生理活性作用；有理由认为，随着研究的深入进行，人们对CO将有进一步的新认识。
4缺血预处理的研究进展
自1986年Murry初次提出“预处理”概念，引起很大的关注。此后，大量研究从细胞、器官水平探讨了预处理的保护作用，并证明缺氧预处理具有很强的内源性保护作用。陶丁等的研究表明，缺血预处理对大鼠缺血后肢骨骼肌再灌注后4、24h的肌细胞的抗凋亡能力明显强于未经预处理的对照组，提示经缺血预处理后，对大鼠骨骼肌细胞IR损伤有一定保护作用。用药物预处理亦受到重视，国内已开展了这方面的工作，说明已重视临床应用的研究。在预防肢体IR损伤的防治中完全可以借鉴，只要安全、可行、有效，合乎伦理，没有理由不采用，但应加强应用的基础研究，更好的服务于临床。
5缺血后处理的研究进展
2003年，Zhao等提出了缺血后处理这一新的再灌注心肌内源性保护策略，是指心肌缺血后，在长时间的再灌注之前，进行一次或数次短暂重复的缺血再灌注，能减轻随后持续再灌注引起的心肌损伤。有作者认为，与预处理相比，后处理在实施上有更好的可预测性及可控性。甚至有作者认为，在应用于挽救缺血心肌上较之预处理具有更广阔的临床应用前景．有动物实验和小样本的临床研究初步证实其有效性。同样，缺血后处理也可通过模拟内源性保护机制的药物来发挥后处理的保护作用，此即为药物后处理。张永明等的研究证明了药物后处理同样具有清除活性氧、提高机体抗氧化应激能力而达到保护心肌的效果，对于有条件能开展缺血后处理的单位，对骨骼肌缺血再灌注之前进行后处理，可以防治再灌注损伤。我们认为应予开展，因为这是安全、可行的，对伤员的康复也是有利的。
中国循环杂志，2007，22；319-320．
(收稿日期：2008-12-12；修回日期：2008-12-16；)