移植肌皮瓣缺血再灌注损伤及保护措施的研究进展

移植肌皮瓣缺血再灌注损伤及保护措施的研究进展

肌皮瓣移植是整形外科常见的临床应用广泛的修复重建方法之一，它能有效修复组织(器官)缺损、促进组织(器官)再生，重建功能、改善外形，最大限度地使结构、功能和形态完美结合。肌皮瓣能否成活直接关系到手术的成败，但在肌皮瓣移植过程中发生的缺血再灌注(Ischemia/Reperfusion，I/R)损伤是影响移植肌皮瓣存活的重要因素。如何提高游离皮瓣移植的成活率仍是整形外科研究的一个重要课题。本文就移植肌皮瓣缺血再灌注损伤及保护措施的研究进展综述如下。

1 移植肌皮瓣缺血再灌注损伤的机理

在大多数情况下，移植肌皮瓣能耐受短期的缺血再灌注损伤。当缺血时间超过正常组织的耐受限度时，肌皮瓣的缺血坏死率将明显增加。肌皮瓣的缺血损伤分为末梢肌皮瓣损伤和全肌皮瓣损伤。末梢肌皮瓣损伤是指由于肌皮瓣的长径超出皮瓣蒂血供的支持范围引起的损伤。全肌皮瓣损伤是指动脉或静脉腔内或腔外阻塞引起的整个肌皮瓣的损伤。随着技术的进步，对血管解剖的深入了解，临床上能形成有良好血供的肌皮瓣，使末梢型肌皮瓣缺血损伤少见。目前缺血性肌皮瓣损伤都是动脉或静脉源性的全肌皮瓣损伤。涉及的主要因素如下：

1．1 缺血：任何能引起肌皮瓣循环障碍的因素均能引起缺血再灌注损伤。技术缺陷、受区血管选择失误、受区或供区血管的原发疾病，机体的疾病均可导致肌皮瓣损伤。缺血是损伤的先决条件，缺血导致缺氧和无氧代谢途径的激活，缺氧和细胞能量的缺乏引起各种生化改变，包括胞浆代谢的异常和细胞膜转运功能的障碍，细胞内钙离子显著增加，钙离子作为第二信使激活各种重要蛋白酶产生多种炎性介质，导致组织损伤。

细胞代谢越旺盛对能量的依赖性越强，骨骼肌代谢旺盛，其缺血耐受性较皮肤差。实验研究发现肌皮瓣长时间的缺血可以引起肌肉的完全坏死，但皮肤层却存活良好。Louishl认为肌皮瓣临界缺血时间(CIT50)为9～10h，当超过临界缺血时间(CIT50)时，肌皮瓣坏死率将大大增加。Hiroshi报道游离肌皮瓣在常温下保存2h全部存活，保存4h部分存活，到6h则全部坏死。24h水肿达到高峰，也就大大增加了全皮瓣坏死的可能。

1．2 炎性介质：再灌注时，重新恢复的血供激发了活性氧化介质的产生，活性氧化介质可以引起内皮细胞肿胀和毛细血管通透性增加。活性氧化介质包括氧自由基，H2O2，OH-及各种前炎性介质，包括血小板活化因子(PAF)和十二烷类的化合物：白三烯(LT)，血栓素(TXA)，前列腺素(PG)。其中，PAF，LTB4，TX&起主要作用。缺血时内皮细胞、肥大细胞、单核细胞、中性粒细胞及血小板均能产生LTB4、TXA2。

1．2．1 PAF：PAF能刺激血小板的聚集，粒细胞的聚集和活化，增加血管通透性，调节细胞因子的产生。Stotland发现猪背阔肌肌皮瓣缺血再灌注后，PAF在不同的组织中表达没有明显不同。而在再灌注前从静脉途径给予PAF拮

抗剂(L—659989)，肌皮瓣的存活率从19.7％提高到48.3％，皮瓣的存活率从42.0％提高到49.8％。认为特异的PAF拮抗剂(L-659989)通过抑制中性粒细胞释放的PAF的活性，提高肌皮瓣的存活率。

1．2．2 LTB4：LTB4具有化学趋化性，使中性粒细胞粘附血管内皮并游出，释放氧自由基和蛋白水解酶。LTB4还通过激活中性粒细胞表面的CDU/CD18受体，使中性粒细胞粘附内皮细胞。Kirschner运用猪的腹直肌肌皮瓣进行研究，予以LTB4受体拮抗剂SC-41930预处理后，肌皮瓣组织中每25高倍镜下的中性粒细胞数较对照组明显减少，肌肉梗死面积也明显减少，从而说明LTB4在中性粒细胞介导的肌皮瓣缺血再灌注导致的损伤中起关键作用。

1．2．3 TXA2：TXA2能诱导中性粒细胞释放氧化反应介质(ROIs)，通过调节CDU/CD18的活性引起粒细胞的渗出。TXA2还具有收缩血管和聚集血小板的作用，从而在再灌注时阻碍了血管循环的恢复。

1．2．4 中性粒细胞：在缺血阶段，最先激活的是中性粒细胞，它由TXA2、LTB4、补体C5a等趋化因子激活。它们能通过调节粒细胞表面的CD18受体，影响粒细胞的粘附性。在缺血再灌注时，由于血管损伤和炎症刺激，粒细胞被激活并被粘附在受伤的血管内壁上。粒细胞和内皮细胞的粘附分为两个阶段：①早期的内皮细胞依赖性粘附：主要激活粒细胞表面的CDU/CD18受体，并通过内皮细胞膜表达的GMP-140(粘附分子的一种)、PAF及它们各自的粒细胞受体的相互作用。这一阶段在5～10min达到高峰，持续30～45min；②后期的内皮细胞依赖性粘附：出现在缺血4～6h，持续24h。通过新转录合成的细胞因子TNF、IL-1刺激内皮细胞，合成和表达内皮细胞一粒细胞粘附分子－1(ELAM－1)。Chen认为中性粒细胞是氧自由基的主要来源，氧自由基能引起缺血再灌注损伤。他观察到肌皮瓣缺血再灌注后，中性粒细胞在缺血的皮瓣区域明显聚集增多，肌肉组织损伤的解剖分布也仅局限在肌肉缺血的部位，因此认为中性粒细胞在缺血再灌注的损伤中起重要作用。Iwao报道白细胞一内皮细胞的粘附和内皮细胞源性的一氧化氮(NO)的代谢改变导致了缺血再灌注相关的微血管功能障碍，中性粒细胞的聚集、粘附和游走，白蛋白的渗出，肥大细胞的脱颗粒，导致缺血再灌注损伤。

1．2．5 核因子-KB(NF—KB)：NF—KB是近年提出的与缺血再灌注损伤相关的一个因子。NF—xB是一种细胞内普遍存在的快速反应性转录因子，由分子量为50kDa和65kDa的两个亚单位组成，两者通常与抑制蛋白IkB结合，它可被继发的泛素化而蛋白水解，被释放的NF-KB复合物被转入细胞核，和某些炎症介质基因启动子区的固定核苷酸序列结合而启动基因转录，诱导多种炎症细胞因子如TNF—a、IL-1及粘附分子(ICAM-1)的基因转录，引起血管内皮细胞和组织损伤。吴小蔚等运用大鼠下腹岛状皮瓣进行研究，对照组各时点皮瓣组织中NF—K Bp65阳性细胞呈弱阳性表达，缺血再灌注处理组则表达活性明显增强，TNF-a，IL-1B含量明显升高，并伴有明显的组织水肿，中性粒细胞浸润，线粒体结构损伤。1．2．6 热休克蛋白70(HSP70)：肢体缺血后恢复血流，引起肢体血管内的压力突然增高，从而可导致HSP70基因的激活。肢体缺血再灌注时组织缺血，ATP减少，膜泵功能障碍，膜通透性增加，细胞内酶外释，钙离子内

流引起细胞应激反应，应激效应信号传入感应细胞中具有同感的基因，激活此基因的热休克要素编码HSP。肢体缺血4～5h，HSP70即有高水平的表达。

1．2．7 其他因素：Zhangm报道在大鼠的股薄肌瓣的缺血再灌注中，TNF的基因表达在缺血后明显升高，IL－1基因表达在缺血后4h开始升高，在第二次缺血后4h达到高峰值。血小板源性生长因子(PDGF)的表达在缺血后立即升高，4h后开始下降。认为TNF、TL－1、PDGF均与缺血再灌注损伤有关。曹景敏报道在大鼠的腹壁岛状皮瓣缺血再灌注动物模型中，阻断静脉引起的皮瓣坏死面积、活化中性粒细胞数目、MPO活化水平均明显高于动脉阻断组。阻断静脉回流型皮瓣中性粒细胞活化时间早、数量多，较阻断动脉血供组皮瓣耐受缺血能力更差。

2 肌皮瓣缺血再灌注损伤的保护措施

2．1 缺血预处理：缺血预处理(Ischemicpreconditioning，IPC)的概念是由Nutty于1986年在心肌缺血再灌注损伤研究中首先提出的。在缺血预处理过程中，ATP逐步降解为腺苷，引起腺苷A1受体激活和钾ATP通道开放，导致缺血期间能量消耗率降低和代谢产物乳酸等蓄积减少，再灌注期间能量恢复率提高和中性粒细胞聚积减少，从而减轻中性粒细胞介导缺血再灌注损伤。Mounsey等将缺血预处理方法引入骨骼肌实验，研究中对猪背阔肌岛状皮瓣进行30min缺血预处理后，与对照组比较，骨骼肌存活面积提高20％。Zahir通过实验表明，在大鼠肌皮瓣预缺血处理时，缺血循环时间10min，循环3次为佳。

2．2 中性粒细胞与内皮细胞粘附抑制剂：中性粒细胞游出血管并聚集于炎症部位，释放多种细胞因子、炎症介质、氧自由基和蛋白水解酶等，这是缺血再灌注损伤的主要机理之一。缺血再灌注组织损伤的关键是粒细胞与内皮细胞粘附，这是粒细胞参与炎症反应和凝血的先决条件，而粘附始于内皮细胞的细胞间粘附分子1(ICAM－1)与白细胞的CD11a/CD18和CD11b/CD18受体结合。Vedder报道用直接针对CD18的单克隆抗体60.3在兔的缺血再灌注中阻断血管内中性粒细胞的聚集和对内皮细胞的粘附抗体处理，对内皮细胞、微血管和组织的损伤有明显的保护作用。Stotland报道粘附分子中的选择蛋白在缺血再灌注损伤中起重要作用，单克隆抗体EL一246能特异性结合E和L选择蛋白，阻断E/L选择蛋白介导的中性粒细胞的粘附，从而减少猪的肌皮瓣的缺血再灌注损伤。Turegun认为血小板内皮细胞粘附分子(PECAM－1)是粒细胞穿过内皮细胞层所需要的粘附成分。在大鼠的提睾肌岛状肌瓣缺血再灌注中，通过单克隆抗体抑制PECAM—1的活性，抑制了粒细胞的游走和粘附，显著地减少缺血再灌注损伤。Mowlavi发现局部低温能抑制CD11b的表达，减少中性粒细胞浸润，从而减轻早期的骨骼肌肌瓣再灌注损伤。

2．3 血管内皮生长因子：Wang报道，运用逆转录酶PCR研究，大鼠提睾肌瓣的缺血再灌注能抑制内皮型一氧化氮合成酶(eNOS)mRNA的表达，但却增强了诱导型一氧化氮合成酶(iNOS)mRNA的表达。静脉注入VEGF后能显著增强eNOS的mRNA的表达，但对iNOS的mRNA却没有影响。因此，VEGF对肌皮瓣缺血再灌注损伤有保护作用。杨立文报道，采用直接注射法转

pcD2/hVEGF121真核表达质粒于大鼠缺血皮瓣内膜层，术后7天检测皮下血管密度、皮瓣血供和皮瓣成活率，发现经VEGF基因治疗组与对照组相比皮下血管密度增加、血液供应增多和皮瓣成活率显著性增高(P＜0.01)。VEGF基因治疗能够诱导新血管形成、增加血流灌注，促进缺血皮瓣的生存。

2．4 NF-KB活化的抑制剂：抑制NF—KB活化的实验方法正在从基因水平为防治缺血再灌注损伤探索一种新途径。主要方法有：①应用低温和抗氧化剂，如：吡咯烷二硫氨基甲酸酯(PDTC)、维生素E、N－乙酰－L一半胱氨酸，阻止NF－kB－IkB复合物分解；②用腺病毒介导突变型IkB，可以阻止NF-kB的核移位；③活化cAMP依赖的蛋白激酶(PKA)，提高胞内cAMP的浓度，抑制粒细胞NF-KB的活化。而PDTC对NF-kB活性有特异性抑制作用，这与其抗氧化能力相关，因此PDTC的应用较多。吴小蔚报道I/R组血浆TNF－a、IL－1B含量，组织MPO活性较对照组明显升高，PDTC对肌皮瓣进行预处理后，其血浆TNF－A、IL-1B含量，组织MPO活性较I/R组显著降低，肌细胞线粒体损伤程度改善及肌肉存活比例明显提高。PDTC能通过抑制NF－KB活化，而减少TNF－a、IL－1B合成，减轻中性粒细胞的浸润和组织水肿，有效减少肌皮瓣的缺血再灌注损伤。

2．5 激素：曹景敏运用地塞米松对大鼠岛状皮瓣进行预处理，实验组的皮瓣存活面积明显改善，TNF－a显著下降，IL－10则能维持在一个较高的水平。TNF－a在皮瓣缺血再灌注过程中对皮瓣起明显的损害作用，而IL－10则起保护作用。地塞米松保护皮瓣的作用机理与减少血浆中TNF-a的浓度、增加IL-10浓度有关。

2．6 黄嘌呤氧化酶的抑制剂：曾经有人认为黄嘌呤氧化酶是产生氧自由基的关键酶，也设想通过应用黄嘌呤氧化酶的抑制剂来改善肌皮瓣的存活率。但Louis报道在大鼠的缺血再灌注动物模型中，给予50mg/kg别嘌呤醇并不能改善肌皮瓣的存活率，而给予300mg/kg的别嘌呤醇则导致部分动物的死亡，但并不能改善肌皮瓣的存活率。因此别嘌呤醇对改善肌皮瓣的存活率作用不大，也说明黄嘌呤氧化酶系统对氧自由基的产生不具有主导作用。

综上所述，肌皮瓣缺血再灌注损伤的解剖学因素是肌皮瓣的循环障碍，病理生理学因素主要是缺血再灌注后的活性介质的释放，导致中性粒细胞的激活、聚集、粘附和游走，释放多种细胞因子、炎症介质、氧自由基和蛋白水解酶等。其保护措施的研究主要集中在阻止中性粒细胞与血管内皮细胞粘附和改变炎症介质的代谢方面。NF—KB是近年提出的与缺血再灌注损伤相关的一个因子，从基因水平为防治缺血再灌注损伤探索一种新途径。它已在心肌缺血再灌注、肝移植、胰腺炎、肺缺血再灌注损伤等领域得到广泛研究和充分认识，而在肌皮瓣缺血再灌注损伤的研究较少，其作用的具体分子生物学机制尚有待于进一步深入研究。