缺血再灌注损伤 皮瓣缺血再灌注损伤的防治进展

　　在整形外科，皮瓣被常规地应用于修复由外伤、肿瘤、切除手术或者先天畸形等引起的组织缺损。经过多年来的基础和临床研究，皮瓣移植的成活率已有所增加，但临床上仍存在部分或全部坏死的病例。究其原因，缺血再灌注（ischemia／reperfusion，I/R）损伤是皮瓣坏死的主要机制，学者们在研究中提出了一些治疗措施，如通过应用血管生长因子和干细胞移植来改善皮瓣血液循环、缺血预处理、氧自由基和炎性介质抑制剂减轻皮瓣缺血再灌注损伤等，本文将其最新研究进展综述如下。
　　
　　1 改善皮瓣血液循环
　　移植皮瓣可因缺血导致坏死，而防治皮瓣缺血的根本措施在于改善皮瓣血液循环、减轻缺血再灌注损伤。应用促进新生血管生长的药物和干细胞移植可改善皮瓣血液循环，有效防治皮瓣缺血再灌注损伤。
　　1.1促进新生血管生长的药物：血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF) 能高效特异地促进血管内皮细胞的分裂和增殖,加速受损血管内皮的修复,达到预防再狭窄的目的[1]。但VEGF在血浆中半衰期仅30～45min，这就难于在局部维持足够的VEGF浓度，从而使VEGF治疗受到限制［2］，如何延长其作用时间，是当前研究热点。王继红等[3]发现明胶海绵携带VEGF注射较直接注射VEGF更有利于促进皮瓣成活，因为明胶海绵可以延长VEGF在局部的作用时间，起到支架作用，为血管生成构建有利的微环境。还有研究发现[4-5]，以腺病毒为载体介导的VEGF-165基因可使肌皮瓣内CD31阳性的毛细血管、α平滑肌肌动蛋白阳性的微动脉数量增加，皮瓣坏死率降低；VEGF能够提高血管内皮细胞NO合成酶的表达及活性，促进NO的合成与释放，扩张血管，增加皮瓣血流。最近，有研究发现VEGF和NO联合较单独应用能明显提高缺血皮瓣的成活率[6]，可能和NO扩张血管，增加皮瓣血流，VEGF促进血管增生，抑制血栓形成，改善皮瓣血运，抑制缺血再灌注损伤有关。
　　1.2干细胞移植与缺血再灌注
　　1.2.1脂肪干细胞（adipose derived stem cella, ASCs）:ASCs是由ZUK[7]首次从脂肪组织悬液中分离获得。研究表明ASCs能分泌大量的细胞因子，如肝细胞生长因子（hepatocyte growth factor,HGF）,成纤维细胞生长因子（fibroblast growth factor FGF）,VEGF,胰岛素样生长因子（insulin-like growth factor,IGF）,以促进血管再生[8]。Uysa等[9]将CM-DIL标记的ASCs应用于大鼠横形腹直肌肌皮瓣中，再造皮瓣缺血再灌注损伤模型。术后10天，皮瓣成活面积、血管数量，血细胞比容的水平增加,皮瓣中出现大量内皮细胞，CM-DIL阳性ASCs占内皮细胞数量的20.81%。组织中VEGF、转化生长因子（transfer growth factor,TGF）、FGF含量增加，组织中髓过氧化物酶（MPO）水平降低，NO水平明显升高。推测其机制可能是ASCs与促进内皮细胞增殖，抑制炎症反应，降低中性粒细胞的渗出，提高NO数量有关。
　　1.2.2内皮祖细胞:血管内皮祖细胞(endothelial progenitor cell,EPCs)来源于骨髓衍生的单核细胞(BM-MNCs)，是血管内皮细胞的前体细胞。EPCs可以通过其表面的标志物如CD34、KDR、CD133所被识别。在外周血中发现EPCs使其增加了一项新的机制：血管形成[10-11],即EPCs的原位分化和随后一起融合入新的血管中。Zan等[12]分离大鼠右侧股动脉分支，反转后构建腹部预置皮瓣，在植入血管周围四个部位分别等量注射EPCs，5周后皮瓣成活率明显提高，微血管造影显示植入血管周围有大量新生血管与腹部皮瓣原有血管相通。CM-DIL标记的EPCs出现在皮瓣缺血部位血管的内皮层。这表明内皮祖细胞可以提高缺血组织的血管化以及损伤内皮的内皮化。移植后的EPCs可以通过融合在血管组织中发挥作用。目前已经证明，各种来源的EPCs都能高效分泌HGF、VEGF、IGF等促血管化因子[13]。植入EPCs来提高新血管的形成作用可能通过两种机制解释：一是通过旁分泌的方式释放前血管原因子；二是分化为成熟的内皮细胞和混合进新形成的血管中。
　　1.2.3骨髓间充质干细胞：骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs）是一种纤维样成体干细胞，约占骨髓中有核细胞的0.001%～0.01%。Ichioka等[14]将BMSCs于术后即刻皮下注射至小鼠背部随意皮瓣，随后制造缺血再灌注模型，7天后皮瓣的成活面积明显增加，皮下、肌肉层下的肉芽组织厚度增加，荧光显微镜下观察到移植的细胞出现在血管壁结构中。细胞移植后促进血管化的机制尚不明确，在皮瓣血管化的过程中，各种因子之间互相协调，共同发挥作用。植入的细胞可以持续分泌多种因子，避免了应用生长因子时的单一性、发挥作用时的短暂性等问题。目前研究仅限于观察到植入的细胞出现在血管壁结构中，尚未观察到分化后的细胞能否发挥作用，因此还需要大量的实验来证明此问题。
　　2减轻移植皮瓣缺血再灌注损伤
　　2.1缺血预处理：Murry[15]于1986年在犬心肌缺血再灌注损伤研究中首先提出缺血预处理(Ischemic preconditioning， IPC)，这一概念为“一种对短暂缺血发作的快速适应性反应，能减少在随后较长的缺血期中组织细胞的坏死”。Cami1la等[16]在对大鼠背阔肌肌瓣移植的研究中发现，缺血预处理引起的肌瓣保护作用会立即产生并可维持24h；同时指出，缺血预处理并非通过改变肌瓣的灌注压起作用，而是加强了骨骼肌细胞对缺血的耐受能力。王洪刚等[17]应用8种不同方案IPC对大鼠横形腹直肌肌皮瓣再灌注损伤的影响,结果发现实验所取的预处理方法均可有效地减轻肌皮瓣组织的缺血再灌注损伤,肌皮瓣成活面积较对照组提高了2～3倍,与国外相关研究的结果相类似[18]。尤其是缺血时间长于再灌注时间组（缺血10min、再灌注5min）及预处理次数增加(2次) 时,其保护性作用更明显。即使缺血预处理能够通过提高微循环的再灌注来提高皮瓣的成活率，但具体机制尚未明确。有一些研究表明缺血预处理的保护机制是和有舒张血管功能的NO[19]，蛋白激酶C（PKC）在PKC- K+-ATP（三磷酸腺苷）结合通道的信号传导途径[20]，K+-ATP通路有关[21]。K+-ATP通路能保证肌肉中较高的ATP含量，在缺血时降低乳酸盐的蓄积，在肌肉再灌注时降低髓过氧化物酶的活性[21]。尽管缺血预处理在动物实验中已经被大量证实，但是临床应用很少。可能和它繁琐的操作步骤，需要游离并反复夹毕皮瓣蒂部血管，可能导致血管蒂机械性损伤，手术时间延长及增加患者痛苦有关。
　　2.2 对抗自由基：氧自由基又称活性氧，是氧分子单价还原过程的中间产物。其特点是: 活性强,结构不稳定,存在时间短,反应后常呈链锁式反应, 因此可对机体造成持续性的损害[22]。缺血再灌注时氧自由基对细胞的任何成分均能造成损伤，主要与细胞膜结构中多价不饱和脂肪酸反应，生成脂质过氧化物，导致细胞膜脂链式过氧化反应，产生许多毒性基团，并进一步形成活泼的自由基，加速了脂质过氧化程度，产生大量丙二醛（MDA），因此MDA水平直接反映了脂质过氧化程度并间接反映自由基水平，是组织细胞损伤的重要标志，而其水平增加取决于再灌注损伤的严重程度。用于试验研究的有一些抗氧化剂如VC和VE，SOD，DMSO，黄嘌呤氧化剂（别嘌呤醇），GSH和CAPE，均能以不同方式减少氧自由基的产生和(或)清除自由基，减轻对内皮细胞的损伤和炎症反应，从而减轻缺血再灌注损伤，提高皮瓣成活率。
　　已有实验表明，表面利多卡因丙胺卡因乳膏（EMLA）能够提高随意皮瓣的成活，表明其在血管的双向性影响，即注射后首先表现为血管收缩，其后则表现为血管扩张，类似于“缺血预处理”的过程[23]。Leduc等[24]在炎症反应大鼠模型中应用利多卡因，证实他能减少氧自由基引发的脂质降解产物。最近，Teoman、顾文奇等[25-26]在大鼠腹部下动脉岛状皮瓣缺血再灌注模型中应用利多卡因能降低丙二醛含量，减少脂质过氧化物及氧自由基的含量，提高皮瓣成活率，提示利多卡因可作为一个外源性氧自由基清除剂。
　　2.3 减轻炎症反应
　　2.3.1 NF-κB活化抑制剂：NF-κB是近年提出的与缺血再灌注损伤相关的一个因子。NF-κB是一种多效性转录调控因子,激活后可诱导多种炎症细胞因子如肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-1及黏附分子如E-/P-选择素、细胞间粘附分子-1（ICAM-1）的基因转录[27]，所以，如果抑制了NF-κB的激活或者促进其失活，降低细胞中NF-κB的水平，就可减缓其上调的多种炎症介质的表达，从而减轻再灌注引起的炎症反应，并且此方法要比单一使用细胞因子拮抗剂效果更显著[28]。吴小蔚[29]报道I／R组再灌注2、6h皮瓣组织中TNF-α、ICAM-1表达明显增高，MP0活性增高，伴明显的中性粒细胞浸润及组织结构破坏，提示皮瓣再灌注早期相关炎症介质表达上调，这可能是导致中性粒细胞附壁、 穿越内皮间隙向血管外浸润， 并加剧组织损伤的重要因素之一。NF-κB抑制剂吡咯烷二硫氨基甲酸酯( PDTC)应用于再灌注早期，皮瓣组织中TNF-α、ICAM-1表达降低，MP0活性下降及中性粒细胞浸润、组织破坏程度减轻。证明NF-κB活化在中性粒细胞介导的皮瓣I／R损伤中起重要作用。提示PDTC可能通过下调炎症介质TNF-α、ICAM-1表达，进而干预中性粒细胞向皮瓣组织浸润，减轻 I/R 损伤。
　　2.3.2半胱氨酰白三烯受体拮抗剂：众所周知，长时间的缺血、缺氧可引起细胞质中钙离子升高，磷脂酶A2的活性和脂质氧化酶随后增加，这些酶活性增加产生白三烯[30]。高选择性半胱氨酰白三烯 (a selective reversible cysteinyl leukotriene 1 CysLT1)受体拮抗剂--孟鲁司特能竞争性拮抗白三烯 D4与 CysLT1受体的结合,在抑制炎症细胞的游走迁移、聚集、活化等方面起着重要作用,可抑制炎症介质和细胞因子释放,显著降低血清白介素- 4、可溶性细胞间粘附分子-1等炎症介质的浓度[31]。Kaan等[32]运用大鼠的腹壁下动脉皮瓣，予以CysLT1受体拮抗剂（孟鲁司特）腹腔注射后，皮瓣的存活率从58.6%提高到了87.9%。认为特异性的CysLT1受体拮抗剂―孟鲁司特，能够抑制中性粒细胞的渗出，维持氧化物和抗氧化物的动态平衡，调节炎症因子的产生。
　　诸多研究已经证实，缺血再灌注损伤是导致皮瓣坏死的最主要原因之一，已引起皮瓣移植相关专业的高度重视，经过多年来的基础和临床研究，对于皮瓣缺血再灌注损伤的防治已经取得了进展，但尚缺少确切、有效的方法，进一步探讨副作用少、疗效肯定的防治方法是今后研究的方向。
　　
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　　[收稿日期]2010-11-29 [修回日期]2011-02-10
　　编辑/李阳利