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心肌缺血再灌注损伤和心肌缺血预处理心脏是一个机械作功的器官,这就决定了它具有高耗能、高耗氧、高代谢率的特点。
心肌的氧摄取率高达70%,当心肌耗氧增加时,再提升氧摄取率的潜力很小,需靠扩张冠脉、增加血流量以增加氧的供应。
任何造成心脏耗氧增加和/或供氧减少的因素都影响心脏作功。
心肌有氧氧化的水平强而耐缺氧水平差。
正常情况下,心肌的代谢基本上全是需氧的。
代谢物(底物)的氧化持续地为心肌作功提供高能磷酸键;当氧供应受限时,则通过刺激无氧糖酵解产能。
产能的场所主要在线粒体,耗能过程主要用于肌动蛋白和肌球蛋白的结合以及各种离子泵的活动。
(一)产能减少：心肌缺血使心肌组织氧供减少,线粒体氧化磷酸化减弱,ATP生成减少。
即使无氧糖酵解增强,但产能效率低。
心肌的能量代谢状态与心肌缺血损伤水准有直接关系,当缺血心肌ATP含量在正常的35%以上时,缺血性损伤是可逆的;当ATP含量降至正常的20%,则产生不可逆性缺血性损伤。
(二)细胞内酸中毒：心肌缺血时糖酵解增强,乳酸生成增多;CO2的蓄积可转化为H2CO3;ATP分解过程中产生H+;Ca2+与线粒体内磷酸根结合释放H+。
这些变化均可使细胞内H+浓度升高。
(三)细胞内钙超载：下列因素可造成细胞内钙超载。
1.心肌缺血时氧供和氧化底物均减少,则ATP生成减少,使各离子泵(包括钙泵)的功能减弱,导致细胞内Ca2+浓度(Ca2+i)增加。
2.细胞内酸中毒启动Na+-H+交换,以减轻酸中毒水准;但同时细胞内Na+浓度的升高又激活Na+-Ca2+交换,导致Ca2+i升高。
3.缺血时儿茶酚胺释放增加,通过细胞膜上的a、b受体激活Ca2+通道,使Ca2+内流增加;同时还刺激肌质网释放Ca2+。
二者使Ca2+i升高。
(四)自由基生成：缺血、缺氧时ATP代谢产物(AMP和次黄嘌呤)堆积;同时,细胞内钙超载,激活Ca2+依赖性蛋白水解酶,使黄嘌呤脱氢酶(XD)变构成黄嘌呤氧化酶(XO)。
在再灌注恢复血供时,XO就能催化次黄嘌呤产生大量超氧阴离子。
关于脑缺血再灌注损伤机制及治疗脑缺血再灌注损伤（CIRI）是一种复杂的病理、生理过程。
它由多种机制共同参与，如炎性反应，钙离子超载，自由基的过度形成，兴奋性氨基酸的毒性作用等。
各个环节，多种因素共同作用，促进CIRI后脑梗死灶的形成及神经功能的破坏。
本文，我们将从CIRI发病机制及药物治疗两方面进行阐述。
标签：CIRI；发病机制；药物研究脑血管疾病是中老年人常见的致残原因。
缺血性脑血管病（ICVD），它在脑血管病中的发病概率最高。
患者脑缺血持续一段时间后，虽然供血量恢复，但功能尚未恢复，且并发严重的脑机能障碍，称为CIRI。
CIRI具有发病机制复杂，病因多样等特点。
CIRI不仅危害患者生命及健康，还会给社会及患者家庭带来巨大的精神及经济负担。
现今，该病尚缺乏有效的治疗药物[1，2]。
故而，研究及探讨疾病的病因及药物治疗方法具有重要意义。
本文将就此进行综述。
1疾病的发病机制1.1自由基自由基损伤脑组织多发于缺血再灌注期[3]。
①氧自由基氧自由基过多，可造成核酸、蛋白质及脂质的过氧化，破坏机体膜结构，增加膜结构的通透性，促进核酸断裂、线粒体变性及蛋白质降解。
氧自由基过多，还可诱导RNA，DNA，氨基酸等物质交联，减低物质活性。
缺血时，机体内源性的抗氧化系统常无显著改变，而脂质过氧化物将显著上升，致使机体氧化、过氧化失衡。
再灌注时，产生大量氧自由基，促使脂质过氧化过程继续，加重细胞的损伤。
②NO自由基它在CIRI发病中，具有神经保护作用及神经毒性。
过量的NO自由基可与超氧阴离子结合，促进DNA氧化，抑制其修复，损伤线粒体，促进机体细胞凋亡。
1.2兴奋性氨基酸的毒性作用（EAA）EAA是重要的兴奋性神经递质[4，5]。
脑缺血时，EAA对脑细胞产生毒性作用。
EAA是CIRI的重要环节。
EAA 包括天冬氨酸及谷氨酸等。
脑缺血时，谷氨酸起主要作用。
大量谷氨酸激活AMPA 谷氨酸受体，继而激活了磷脂酰肌醇（与Gq蛋白耦联）的信号转导系统，致使细胞的通透性改变，Cl-和Na+大量进入脑细胞，随之，水也被动性的进入细胞，造成脑水肿，最终诱导脑细胞凋亡。
缺血—再灌注损伤与缺血预处理及缺血后处理的保护作用机制(一)作者：马建伟杜会博温晓竞【关键词】缺血；再灌注损伤；缺血预处理缺血是临床上最常见的症状之一，尤其是心脏缺血损伤一直是众多学者研究和关注的问题。
既往认为短暂的心肌缺血造成的心肌可逆性损伤会使之更难以耐受再次缺血损伤。
因此认为多次短暂缺血必然发生累加而导致心肌坏死。
80年代Murry1]首次在狗的实验中发现短暂的冠脉缺血可以使心脏在经历后续长期缺血时的心梗面积较单纯长期缺血时的面积明显缩小，于是提出缺血预处理的概念。
而在2003年，Zhao等2]在犬心肌缺血后再灌注前进行了3次30s的再灌注，发现冠状动脉的内皮功能较单纯长时间再灌注得到明显改善，而且心肌梗死范围也明显缩小，其保护程度与缺血预处理相似。
因而提出了缺血后处理的概念。
这两方面的发现为缺血心肌的保护开辟了新的研究领域。
1心肌的缺血-再灌注损伤1.1心肌的缺血—再灌注损伤的概念及损伤表现缺血-再灌注(ischemiareperfusion，IR)是指心肌缺血时，心肌的代谢出现障碍，从而出现一系列功能异常；缺血一定时间的心肌再重新恢复血液供应后，心肌不一定都会恢复其正常功能和结构，反而出现心肌细胞损伤加重的表现，即所谓缺血—再灌注损伤，IRI)。
这一损伤是心脏外科、冠脉搭桥术等手术期间心肌损伤的主要因素。
其损伤表现为心肌细胞的坏死、凋亡、线粒体功能障碍、脂质过氧化物增多、自由基大量生成，并导致恶性心率失常发生，左心室收缩力减弱、室内压下降等心肌功能的抑制。
1.2心肌的缺血再灌注损伤的机制尽管几十年来人们一直在进行研究，但至今其详细的机制未被阐明，根据近年来的研究其可能的机制有：1.2.1G蛋白、腺苷酸环化酶的功能异常心肌缺血时，对于G蛋白、腺苷酸环化酶活性的变化各家报道不一，有研究表明在体大鼠缺血区G蛋白含量明显降低3]，有结果表明，离体大鼠缺血区G蛋白含量无明显变化4]，也有结果表明，在体狗心肌缺血时，心肌G蛋白含量出现明显增加5]。
缺血—再灌注损伤与缺血预处理及缺血后处理的保护作用机制(一)作者：马建伟杜会博温晓竞【关键词】缺血；再灌注损伤；缺血预处理缺血是临床上最常见的症状之一，尤其是心脏缺血损伤一直是众多学者研究和关注的问题。
既往认为短暂的心肌缺血造成的心肌可逆性损伤会使之更难以耐受再次缺血损伤。
因此认为多次短暂缺血必然发生累加而导致心肌坏死。
80年代Murry1]首次在狗的实验中发现短暂的冠脉缺血可以使心脏在经历后续长期缺血时的心梗面积较单纯长期缺血时的面积明显缩小，于是提出缺血预处理的概念。
而在2003年，Zhao等2]在犬心肌缺血后再灌注前进行了3次30s的再灌注，发现冠状动脉的内皮功能较单纯长时间再灌注得到明显改善，而且心肌梗死范围也明显缩小，其保护程度与缺血预处理相似。
因而提出了缺血后处理的概念。
这两方面的发现为缺血心肌的保护开辟了新的研究领域。
1心肌的缺血-再灌注损伤1.1心肌的缺血—再灌注损伤的概念及损伤表现缺血-再灌注(ischemiareperfusion，IR)是指心肌缺血时，心肌的代谢出现障碍，从而出现一系列功能异常；缺血一定时间的心肌再重新恢复血液供应后，心肌不一定都会恢复其正常功能和结构，反而出现心肌细胞损伤加重的表现，即所谓缺血—再灌注损伤，IRI)。
这一损伤是心脏外科、冠脉搭桥术等手术期间心肌损伤的主要因素。
其损伤表现为心肌细胞的坏死、凋亡、线粒体功能障碍、脂质过氧化物增多、自由基大量生成，并导致恶性心率失常发生，左心室收缩力减弱、室内压下降等心肌功能的抑制。
1.2心肌的缺血再灌注损伤的机制尽管几十年来人们一直在进行研究，但至今其详细的机制未被阐明，根据近年来的研究其可能的机制有：1.2.1G蛋白、腺苷酸环化酶的功能异常心肌缺血时，对于G蛋白、腺苷酸环化酶活性的变化各家报道不一，有研究表明在体大鼠缺血区G蛋白含量明显降低3]，有结果表明，离体大鼠缺血区G蛋白含量无明显变化4]，也有结果表明，在体狗心肌缺血时，心肌G蛋白含量出现明显增加5]。
对于这众多不一致的报道，至今未能阐明其详尽的原因。
同样，在心肌缺血再灌注损伤时，腺苷酸环化酶活性的变化也表现各异。
有人认为心肌缺血—再灌时，心脏功能受到明显的损伤，腺苷酸环化酶活性明显降低，提示细胞膜信号传导系统发生了明显障碍6]，腺苷酸环化酶活性的下降，可导致cAMP生成减少，从而抑制细胞的Ca2+内流7]，胞内Ca2+的下降，可抑制蛋白磷酸化等多种途径，导致心脏的舒缩功能发生障碍。
心肌缺血—再灌注损伤时，腺苷酸环化酶活性的下降，不是腺苷酸环化酶本身损伤造成的5]，王瑶等9]的研究也进一步证实在心肌缺血—再灌注时，心脏抑制性G蛋白含量升高，从而对腺苷酸环化酶的活性进行抑制，因此认为，心肌缺血再灌注损伤时，引起受体—腺苷酸环化酶信号转导系统的功能障碍，可能发生在G蛋白水平。
另有学者认为，心肌缺血时，缺血区的cAMP含量增加10]，这与心律失常的发生有密切关系，cAMP增加时，可通过激活蛋白激酶A导致心肌慢Ca2+通道开放的数目和时间增加，Ca2+内流增加，可引起心肌迟后除极化、细胞脱耦联及传导减慢等11]，心律失常的发生率随之上升。
1.2.2ATP酶活性的改变心肌缺血—再灌损伤时，心肌细胞膜的活性受到抑制使胞内Na+浓度升高，激活Na+/H+交换，加重细胞损伤。
另外，肌浆网活性也受到抑制，使胞内Ca2+积聚，导致细胞内Ca2+超载，提示心肌细胞出现不可逆性损害11]。
1.2.3NO生成增加大量研究资料表明，心脏缺血时，心肌细胞精氨酸的转运能力加强，主要通过激活诱导型NOS(inos)而增加NO的生成和释放13]，且NO的释放量与心肌的损伤程度呈正比。
由于心肌缺血时NO生成的增加，导致cGMP生成增加，从而影响了细胞内的生理活动，影响心肌缺血损伤的病程和预防预后。
另有学者认为心肌的缺血再灌注损伤与NO释放减少有关，NO在心肌缺血再灌注损伤中具有保护作用。
NO可扩张血管，在再灌注过程中改善血流，还可灭活自由基，清除再灌注过程中形成的过多的超氧化物14]。
1.2.4氧自由基生成增多心肌缺血再灌注时，ATP的不完全代谢造成体内氧自由基生成增多，而SOD、过氧化氢酶、谷胱甘肽、过氧化物酶等自由基清除酶活性降低，导致体内氧自由基积聚。
氧自由基与心肌细胞膜上的多价不饱和脂肪酸发生连锁反应，造成细胞膜的脂质过氧化，触发心率失常和心肌顿抑15]。
1.2.5细胞凋亡缺血再灌注损伤可能包含两种细胞死亡：坏死和凋亡。
凋亡是细胞在基因调控下的程序性死亡，不引起炎症反应。
在缺血再灌注时的心肌细胞凋亡依赖于氧化应激过程中产生的氧自由基以及钙超载的持续作用16]。
并且可能与抗凋亡基因、促凋亡基因表达失衡，以及心肌磷脂与细胞色素之间的相互作用有关17]。
2缺血预处理的保护作用2.1缺血预处理的概念及保护作用缺血预处理(ischemicpreconditioning，IPC)指心肌遭受反复短暂的缺血后，可以在后续的长期缺血中得到保护，使缺血损伤减轻。
无论在整体水平、器官水平还是细胞水平，这种保护作用都非常明显，具体主要体现在，减轻心肌细胞的坏死，缩小梗死面积，减轻心肌细胞的凋亡程度，减少恶性心律失常的发生，明显改善心脏功能，如心脏的收缩力提高，舒缩功能加强，左室射血分数增加等。
预处理作为机体内源性保护现象，不仅存在于整体水平，也存在于离体器官、细胞水平的缺血再灌损伤过程，常见的预处理方式有很多，如缺氧预处理、快速起搏预处理、温度预处理、Ca2+预处理及内源性物质内皮素、腺苷、缓激肽、去甲肾上腺素等多种保护介质的预处理，均可提高心脏对缺血再灌注损伤的抵抗力。
2.2缺血预处理的保护机制缺血预处理的详细保护机制尚不十分清楚，涉及多种因素的共同作用。
整体心脏18]、离体灌流心脏及细胞水平的工作均表明，PKC参与了缺血预处理的心脏保护作用，直接应用PKC激活剂能模拟缺血预处理的心肌保护作用，PKC的抑制剂则能消除其保护作用，因此认为，PKC的激活是缺血预处理保护机制的共同通路。
众所周知，PKC 在细胞内信号转导中起非常重要的作用，PKC的激活及其所介导的细胞内蛋白磷酸化是其细胞保护的关键环节19]。
另外，PKC还可激活丝裂素活化蛋白的激酶家系，引起细胞核内基因表达的改变，参与细胞保护。
除PKC参与心肌缺血预处理保护外，ATP敏感性钾离子通道(KATP)和氯离子通道可能也参与了这一保护机制。
2.2.1内源性保护介质的作用机制在众多的内源性物质中，腺苷、缓激肽、去甲肾上腺素、乙酰胆碱、内皮素和血管紧张素等在缺血预处理中起了重要作用。
腺苷与细胞膜的A1和A3受体结合、缓激肽通过B2受体、去甲肾上腺素与和受体结合、乙酰胆碱与M1受体结合、内皮素通过与ET受体结合、而血管紧张素与AT1受体结合，通过细胞膜的G蛋白，激活细胞膜的磷脂酶C(PLC)，有活性的PLC可分解磷脂酰二磷酸肌醇(PIP2)为三磷肌醇(IP3)和二酰甘油(DG)，DG是细胞激活PKC的重要物质，因而PKC激活后可产生如下效应：促进心肌细胞腺苷合成，合成的腺苷可释放到心肌间质中，通过激动腺苷A1受体调节心肌细胞的代谢，从而起到保护心肌的作用；激活KATP通道（将在后述）；维持的Ca2+稳态，PKC参与调节心肌细胞膜和肌浆网上的Ca2+通道及细胞膜、肌浆网上的，在缺血预处理过程中PKC可降低胞内Ca2+浓度，减少心肌细胞的损伤而达到心肌保护的目的20]。
2.2.2KATP通道在缺血预处理中的保护机制Cross和Auchampach首先观察到，应用KATP通道阻断剂格列本脲(glibemclamide，Gli)可完全阻断缺血预处理时的心肌保护作用，从而提出其中有KATP通道的参与21]。
但由于动物种属不同，麻醉动物用药不同，Gli产生的效应也不同，丁延峰等22]给氨基甲酸乙酯麻醉的家兔应用KATP开放剂后，可减小麻醉家兔缺血时的心肌梗塞范围，应用KATP通道阻断剂后，对单纯心肌缺血所产生的心肌损伤虽无影响，但可阻断缺血预处理时的保护效应，从而提示KATP通道可能参与缺血预处理的心肌保护机制。
而在戊巴比妥钠麻醉的家兔，KATP通道开放剂并不能保护缺血损伤的心肌，Gli也不能阻断缺血预处理的心肌保护效应，似表明KATP通道在戊巴比妥钠麻醉下不参与缺血预处理的心肌保护机制。
现已有资料证实，KATP通道开放更加快心肌细胞的复极化，使Ca2+内流减少，也可经过交换增加Ca2+排出。
从而减轻Ca2+超载对心肌的损伤。
另一方面胞浆内Ca2+水平降低，心肌收缩力下降，ATP等能源物质消耗减少，以上均有利于缺血再灌损伤后动物的存活23]。
3缺血后处理的保护作用3.1缺血后处理的概念及保护作用缺血后处理(ischemicpostconditioning，指在心脏较长时间缺血后再灌注时，首先给予心脏数次短时间的再灌注缺血循环，然后才给予心脏充分的再灌注。
目前已证实，缺血后处理的保护作用包括减少恶性心律失常的发生，减轻心肌坏死和凋亡，改善心脏的舒缩功能等。
3.2缺血后处理的保护机制缺血后处理是通过多条细胞内信号转导途径来实验其心肌保护作用的。
现有实验表明这些途径有：蛋白激酶C(PKC)、蛋白激酶G(PKG)、磷脂酰肌醇激酶(PI3K)、蛋白激酶B(Akt)等。
缺血后处理时，一些具有保护作用的内源性介质如腺苷、NO 等可通过细胞膜的G蛋白激活PLC，从而分解PIP2为IP3和DG，DG激活PKC。
PKC有11种亚型，其中PKC是内源性心脏保护的重要信号分子，而缺血后处理可诱导PKC的表达和转位24]。
另外，PI3K/Akt和PKG途径可通过使内皮细胞释放NO增加，从而激活线粒体KATP，并阻止线粒体膜通透性转换孔(mPTP)开放，来完成其保护作用25，26]。
