心肌缺血预适应的研究
心肌缺血预适应（ischemic preconditioning，IPC）是指心肌在受到短暂缺血缺氧、热休克或给予特定的药物因子后产生的对随后的致死性的缺血缺氧损害的抵抗力。IPC的效应主要表现为：减少持续的缺血再灌注时的心肌梗死面积，显著改善再灌注后心室尤其是左室功能的恢复，并减少缺血急性期的心律失常；降低心肌能量代谢率，或者在再灌注期增加已耗竭的Krebs循环的糖的供应，以使心肌获得能量维持收缩功能。
1.IPC的触发物质 从IPC的触发到产生效应的整个信号传导过程大致分以下3个环节。受刺激后机体产生内源性的触发物质；触发物质通过膜受体将信号转导到蛋白激酶；蛋白激酶作用于效应器，产生对抗缺血缺氧的保护作用。IPC内源性触发物质主要有：
（1）腺苷：是心肌代谢产物，内源性扩血管剂，作用机制是与膜腺苷受体（主要是A1受体）结合，通过G蛋白偶联激活磷脂酶C，后者经过一系列顺序激活蛋白激酶C（PKC）和胞膜钙通道，信号最终传递至效应器——线粒体的K+-ATP通道。腺苷受体拮抗剂可阻断IPC的形成。
（2）类阿片肽：近年来阿片肽在介导IPC中的作用逐渐得到重视。主要激活G蛋白，后者激活PKC，PKC又可激活线粒体的ATP敏感的钾通道。IPC的保护作用如缓解心绞痛、减小梗死面积等在给予阿片类药物后即刻出现，并且在24h后再现。其缓解心绞痛作用不依赖于其镇痛效应。非特异性拮抗剂纳洛酮以及δ受体拮抗剂可抑制IPC。
（3）一氧化氮（NO）：IPC的延迟效应与NO水平中度升高有关。NO激活鸟苷酸环化酶使cGMP增多，后者激活磷酸二酯酶（PDE）使cAMP水平下降而产生一系列效应。单磷脂A（MLA）诱发的心肌延迟性保护作用依赖于诱生型一氧化氮合成酶（iNOS），给予拮抗剂S-methylisothiourea（3mg/kg）可消除MLA的作用，在iNOS基因敲除的动物，MLA根本不能发挥心肌保护作用，因此NO被认为在MLA药物预适应中起到了枢纽作用。如果NO产生过多，导致氧自由基大量产生则可能介导细胞损伤作用。
（4）肾上腺素：一般认为在IPC的细胞外信号转导中肾上腺素的A1和A3受体与抑制性的G蛋白偶联，通过作用于腺苷酸环化酶（AC）产生心肌保护作用（A1和A3受体在心室肌和血管平滑肌呈优势分布）。A2受体则与G蛋白偶联而产生扩血管作用（A2受体在血管平滑肌呈优势分布）。肾上腺素受体激动药诱导IPC的研究已经兴起，目前还处于初期阶段。
（5）血管紧张素转化酶（ACE）：ACE抑制药通过减少缓激肽的降解可以增加其在局部的水平，从而增强缓激肽诱导的IPC，这种作用出现在缺血24h后，表现为心肌梗死面积显著减少。
（6）降钙素基因相关肽（CGRP）：长时间的缺血再灌注后心肌可产生大量的肌酸激酶和肿瘤坏死因子α（TNF-α），预给CGRP诱导IPC后心肌组织中的肌酸激酶和TNF-α的含量显著减少，心功能显著改善。另有报道CGRP在IPC时的升高与年龄相关，老龄患者相应的保护作用减弱。
（7）激肽：心脏有独立的激肽系统，在缺血期间释放激肽，具有保护心肌的作用。外源性激肽可模拟IPC。其具体的信号转导途径可能通过NO通路介导心肌保护，其最重要的通路可能是通过PKC途径：激肽受体偶联G蛋白，后者激活磷脂酶C（PLC）分解PIP2为IP3和DG，前者使胞内钙离子增加，后者则激活了PKC，产生生物学效应。
（8）热休克蛋白（HSPs）：在心肌缺血/再灌注和缺血预适应的延迟相HSP72都是心肌自我保护系统中的重要一员。HSPs的过度表达激活了5'-外核苷酸酶，后者是合成腺苷的关键酶。因此HSPs的延迟性保护作用可能有赖于5'-外核苷酸酶的作用，给予酶抑制剂α，β-亚甲基腺苷二磷酸可明显降低IPC的保护作用。
2.IPC的效应器 触发物质通过胞内信号传导激活蛋白激酶系统，后者使得磷酸化过程激活。早年的研究以为IPC的最终效应器在胞膜的ATP敏感的K+通道（K+-ATP），通过胞外钾离子的内流使动作电位时程（APT）缩短，引起Ca2+内流而产生作用。但最近几乎所有的目光都集中在线粒体的K+-ATP通道上。其结构上是属于内向整流K+通道家族和磺脲类药物受体。受体蛋白上有2个ATP结合位点，当组织缺氧，ATP浓度降低至某一临界值时线粒体上的K+-ATP通道开放，钾离子内流，有助于重建线粒体内的电化学梯度，增强电子传递链和氧化磷酸化作用。二氮嗪是一类选择性的K+-ATP通道开放剂，对线粒体上的K+-ATP通道作用强大而对胞膜的K+-ATP通道作用微弱，可模拟IPC，它的作用可被线粒体的K+-ATP通道阻断药格列本脲或5-OH-癸酸盐（5-HD）取消，而不能被胞膜的K+-ATP通道阻断药HMR1883阻断。
3.药物性诱发IPC 已见报道的诱发策略大致可分为2类，即药物性IPC和非药物性IPC。药物性诱发主要有：
（1）作用于信号通路的药物：基于上述的机制，分别有学者提出了使用腺苷、阿片受体激动药、单磷脂A、肾上腺素、血管紧张素转化酶抑制药（ACEI）、PKC激动药等作为药物性IPC的诱导剂。还有人提出短暂的无钙灌流也可诱发出IPC。实际上都是作用于不同的信号传导环节而发挥心肌保护作用。
（2）作用于效应器的药物：线粒体的K+-ATP通道开放剂目前备受关注。尼可地尔（nicorandil）作用于ATP敏感的K+通道，属于硝酸盐类药物，可提高缺血心肌心室壁的运动，具有明显的心肌保护效应。其主要的不良反应是头痛，以小剂量开始则可避免之。临床上在行经皮腔内冠脉成形术（PTCA）时静脉内给予尼可地尔可产生药物性IPC的作用，可以明显限制心肌梗死的面积。
（3）其他可模拟IPC的药物：硝酸甘油被报道预先应用于冠状血管成形术可以模拟IPC，在硝酸甘油应用24h后可发挥类似多次短暂缺血所致的IPC作用，即延迟性保护效应。因此预防性使用硝酸盐是保护缺血性心肌的一条新途径。
（4）吸入麻醉药：体外循环冠状血管手术中，在心脏停搏前吸入0.5%～2.0%的恩氟烷，然后在体外循环前、后分别评估心脏压力-面积曲线，协方差分析结果显示其心肌保护作用非常显著（P=0.002）。有关异氟烷、七氟烷、地氟烷的类似报道也分别提示能够使心肌产生预适应效应。
4.非药物性诱发IPC 如下所述。
（1）多次反复的缺血再灌注：早在1986年就有人发现4次5min的左旋支缺血可提高对后续40min的心肌缺血的耐受。此法已经成为研究缺血预适应常用的经典实验诱导方法。
（2）短期重复运动：心绞痛患者在行走中出现心绞痛，但继续行走疼痛反而减轻，此现象被称为“预热”。临床上采用重复运动试验发现首次运动10min后第二次重复运动时心绞痛发生率明显降低，潜伏期延长，ST段压低程度减小且持续时间缩短。短期锻炼可诱发心肌对抗缺血再灌注损伤的保护作用，这种作用不依赖于HSP的升高，但可见到相应的MnSOD（含Mn2+的超氧化物歧化酶）活性升高，提示脂质过氧化水平较低，因此锻炼相关性心肌保护可能部分依赖于内源性抗氧化的防御机制。
（3）远隔器官心肌预适应（Remote organ preconditioning of the myocardiom）：一过性的肾脏或肠缺血也可诱发心肌的IPC，这种远隔器官诱发的心肌缺血预适应又称为器官间缺血预适应。实际上由于心脏的缺血再灌注后导致远隔器官如大脑的损伤的发生频率也是很高的。有学者做了这样的研究：先阻断肠系膜上动脉30min，24h后持续阻断冠脉30min，再灌注180min，发现心肌梗死面积比假手术组（未行肠缺血术）显著减少（P﹤0.01）。此过程可能由诱生型NOS（iNOS）介导。这种预适应的重要临床意义在于：对于那些不同病因（严重创伤、血流动力异常、阻塞性疾患等）引起的肠缺血再灌注的患者，在随后可能发生的心肌缺血治疗中有一个更长的治疗时机，以挽救缺血的心肌。
通过对上述的有关IPC机制和诱发策略的分析，可以看出实际上有多种策略可供选择，有些方法在临床上已初见效果。尽管如此，对外源性诱发IPC的临床应用仍应持谨慎的欢迎态度。前期的机制研究是令人鼓舞的，展示的前景也是诱人的，但使用直接的外推法将实验室的结果应用于临床应予避免。对当前的研究成果进行实事求是的评价是很重要的，应避免对其寄予不切实际的期望，另外还应该通过改良的试验设计来开发这种功能强大的预适应现象的巨大潜力。
（项小林）