張江鋒覃曉
作者單位：530021廣西醫科大學研究生學院(張江鋒)；
廣西醫科大學第一附屬醫院(覃曉)
通訊作者：覃曉
中國醫學創新2010年12月
[摘要]
肢體缺血再灌注損份是臨床上研究熱點，特別是其發病機制的研究。筆者通過臨床實踐，參閱相關文獻，從血小板活化、中性粒細胞激活、NF-κB的作用、氧自由基損傷、鈣超載、細胞凋亡、微血管血液流變學改變對肢體缺血再灌注損傷的發病機制做一綜述。
[關鍵詞]缺血再灌注；肢體；機制；研究進展
隨著外科手術技術的提高，四肢大血管損傷、血栓再通、骨筋膜室綜合征等疾病和斷肢再植、皮瓣移植等手術在臨床中越來越常見。及時恢復充足的血液供應乃肢體缺血組織成活之關鍵，但是缺血組織再灌注又可導致缺血組織的進一步損傷，這即是缺血再灌注損傷(IR損傷)。IR損傷是Jennigs于1960年率先提出的。研究證實，骨骼肌IR損傷有可能影響肢體功能恢復，造成肢體殘疾，有較高的致殘率。嚴重的肢體IR損傷可以造成遠隔臟器的損傷，引起全身炎癥反應綜合征(SIRS)，甚至多器官功能衰竭(MODS)，即再灌注綜合癥。因此，對肢體IR損傷發病機制的研究受到廣泛重視，本文將從近年來研究較熱門的幾點綜述如下。
1血小板活化
研究證實，血小板活化及其釋放的顆粒在血栓形成，激活補體以及誘導器官移植再灌注的炎癥反應中起著重要作用。骨骼肌缺血再灌注后，外周循環血中血小板計數可明顯減少，其原因在于缺血再灌注過量生成的氧自由基介導血小板活化，進而導致血小板聚集和微血栓的形成，血小板被破壞，裂解和消耗。有證據表明，在再灌注的起初幾分鐘內，血小板是起先被募集到梗死區的工活化后的血小板能釋放致密顆粒、α-顆粒、溶酶體等多種炎性介質，使血管內皮發生改變，誘導中性粒細胞(PMN)、單核細胞和淋巴細胞趨化、滲出，促進炎癥反應，加重組織損傷。
2 PMN的激活
資料表明，白細胞(以PMN為主)的激活、移行、黏附及在血管外周組織中大量扣押是炎癥反應的關鍵步驟，并在IR損傷期間扮演著重要角色。PMN必須先和微血管內皮細胞黏附才能跨血管遷移，并于炎癥部位扣押。在這一過程中，位于血管內皮細胞的細胞間黏附分子ICAM-1及PMN上的整合素CD11B/CD18起重要作用，二者的結合使得PMN與血管內皮細胞牢固結合。IR后內皮細胞被激活，ICAM-1表達上調，為PMN的黏附、浸潤、激活提供了物質基礎。激活的PMN與內皮細胞相互作用，釋放大量的細胞因子和炎性介質，如腫瘤壞死因子TNF-α、IL-1、IL-6、IL-8等，這些細胞因子通過誘導黏附分子的表達，進一步激活PMN，增加PMN和血管內皮相互作用，引發炎癥的擴大反應，形成惡性循環。
3 NF-κB介導的炎性反應
NF-κB(Nuclearfactor Kappa-B)在肢體IR損傷的發生發展中起到重要的作用，是近年來研究的熱點。它能調節許多與免疫和炎癥相關的促炎癥介質的基因轉錄和表達，亦能調節多種參與IR損傷的細胞因子，黏附分子的基因轉錄過程，從而控制它們的生物合成。NF-κB作為一種快速反應因子在骨骼肌IR損傷實驗模型中的大量表達已得到證實，其與骨骼肌組織及血液中的氧自由基，CD11B/CD18及P-選擇素表達呈正相關，抑制其表達能減輕炎癥反應并提高生存率。NF-κB可誘導多種細胞因子(如：TNF-α、IL-1、IL-6、IL-8)和黏附分子(如ICAM-1、ECAM-1、VCAM-1)及趨化因子(C3，COX-2，PLA2等)的基因表達。可見，NF-κB能在上游調控炎癥，從而成為炎癥調控的樞紐和關鍵，適度地干預NF-κB的活化很有臨床應用價值。
4氧自由基損傷
氧自由基在肢體IR損傷中的作用得到多數學者的肯定，是造成IR損傷的重要環節。人體總自由基中約95％以上屬于氧自由基，如超氧陰離子(O2-)，羥自由基(OH-)，過氧化氫(H2O2)等。IR損傷通過以下途徑產生大量氧自由基：
(1)黃嘌呤氧化酶途徑：組織缺血時，能量不足，ATP不足以維持跨膜離子泵的轉運而導致細胞內鈣離子濃度增加，使黃嘌呤脫氫酶轉化為黃嘌呤氧化酶，后者在再復氧時作用于ATP的降解產物而產生超氧陰離子。
(2)線粒體呼吸鏈：線粒體通過呼吸爆發產生大量自由基，是自由基產生的重要場所。
(3)中性粒細胞作用。
氧自由基造成的損害包括：
(1)脂質過氧化作用：攻擊生物膜不飽和脂肪酸，造成膜流動性下降，通透性增加。
(2)直接攻擊生物大分子：包括各種結構，收縮和運輸蛋白，多種酶以及核酸，使其分子鏈交聯或斷裂。
(3)膜損傷導致離子通透性增加引發水內流導致細胞內水腫。
(4)激活NF-κB。
(5)增加白細胞的黏附和游出。
(6)增加微循環的通透性。
(7)DNA、線粒體的損傷，誘導細胞凋亡。
5鈣超載
研究證實，鈣超載在組織IR損傷中起到重要作用。缺血期和再灌注期均可引起細胞內鈣超載，但在再灌注期更為明顯。當缺血發生時，骨骼肌缺血缺氧出現糖酵解作用增強，細胞內乳酸堆積，pH值降低，細胞內三磷酸腺苷(ATP)含量減少，鈉泵活性降低，造成細胞內Na+含量增多，細胞水腫；再灌注時，細胞內高Na+迅速激活Na+/Ca2+交換蛋白，Na+得以向細胞外轉移，同時大量Ca2+進入細胞，這是IR鈣超載形成的主要途徑。此外，氧自由基引發的細胞內鈣超載也己得到廣泛認同。鈣超載造成的損害主要有以下幾方面：
(1)酶的激活：激活Ca2+依賴性磷脂酶(主要是磷脂酶C和磷脂酶A)，促進膜磷脂分解；激活鈣依賴蛋白酶，促使細胞內許多重要酶降解，使細胞內黃嘌呤脫氫酶轉變為黃嘌呤氧化酶，后者參與氧自由基的合成。
(2)線粒體損害：進入線粒體的Ca2+與含磷酸根的化合物結合，形成磷酸鈣沉淀，破壞線粒體的結構和功能，干擾線粒體的氧化磷酸化，使能量代謝障礙，ATP生成減少。
(3)線粒體鈣超載是導致通透性轉換孔(PTP)開放的關鍵因素，而PTP開放導致了氧化磷酸化的崩解，加重了鈣超載，氧化應激和ATP的耗損。
(4)細胞內鈣超載是細胞凋亡發生的重要原因，亦是細胞凋亡發生的結果，細胞內鈣超載激活Ca2+依賴性限制性核酸內切酶，將核DNA裂解成180～200bp的片段，造成細胞凋亡。
6細胞凋亡
Hatoko等報道，肢體缺血6h后再灌注可引起腓腸肌的Bax蛋白表達增加，出現凋亡細胞。這表明細胞凋亡在介導骨骼肌IR損傷過程中起重要作用，更有學者提出隨著缺血期的延長，細胞凋亡的損害作用比白細胞介導的炎性反應更重要。細胞凋亡經“外在”通路(又稱死亡受體途徑)和“內在”通路(又稱線粒體途徑)終使天冬氨酸特異的半胱氨酸蛋白酶(caspases3)活化，導致底物降解和細胞凋亡發生。
肢體IR損傷時誘發細胞凋亡的機制有：
(1)氧自由基：通過細胞膜脂質過氧化來影響細胞信號轉導系統，激發相關調控基因導致凋亡。氧化應激是誘發細胞凋亡的中心環節。
(2)鈣超載：引起線粒體內膜上的通透性轉換孔開放，釋放細胞色素C入胞質內，進一步激活caspases3。
(3)其他可能機制：如TNF-α作用，PMN浸潤，線粒體損傷，一氧化氮及一氧化氮合酶的作用等。
7微血管血液流變學改變
近年來研究表明，肢體IR可致微血管改變，表現在：
(1)微血管血液流變學改變：IR早期可見中性粒細胞黏附在血管內皮細胞上，造成”滾動”現象；隨著再灌注時間延長，中性粒細胞，血管內皮細胞表面的黏附分子表達進一步增加，加重中性細胞與內皮細胞發生黏附和微血管堵塞，造成“無復流”現象形成，實質上，IR損傷所致的“無復流”現象是缺血的延續和疊加。
(2)微血管口徑的變化：損傷的內皮細胞腫脹，激活的血管內皮細胞和中性粒細胞釋放縮血管物質，擴血管物質合成與釋放減少等作用共同導致微血管口徑變小。
(3)微血管通透性增高：自由基損傷和中性粒細胞黏附是微血管通透性增高的主要原因。
(4)內皮細胞表面抗凝性轉為促凝性，使血流趨于高凝狀態。
綜上所述，肢體IR損傷綜合征是外科，尤其是血管外科對肢體血運重建后引起局部和全身損傷的常見急性、高危性并發癥之一，術后24h內發生的頻率更高，故此時間為高危險期。肢體IR損傷涉及多種復雜機制，它們相互作用導致肢體功能恢復障礙，造成肢體殘疾，甚至造成MODS，直至死亡。值得提出的是，對肢體IR后繼發遠隔器官損傷的認知遠遠不夠，其發病機制中的許多環節仍不十分清楚，值得今后進一步深入探討。