围术期心肌保护研究进展.doc

围术期心肌保护研究的现状与未来喻田 程翅 王海英 （遵义医学院） 心脏外科手术中，为便于精细操作，获得无血手术野，需使心脏处于静止状态，同时也阻断冠状动脉血流，从而造成心肌缺血缺氧状态。因此，心肌保护一直是当今医学研究的一个热点问题。心肌保护的研究历史已有50多年了，尽管每年都有较多的临床与实验研究的项目与论文，但就目前临床呈现多样化趋势的保护效果而言，已经到了一个效果相对稳定的时期，即：进展较为缓慢期。如何看待现有大量的研究成果，怎样才能出现围术期心肌保护研究的新飞跃，未来理想的心肌保护研究会能够产生什么样的效果？本文将从围术期心肌保护的现状、心肌保护研究的现状，以及围术期心肌保护研究的展望三个角度进行论述，供同行们参考。一、围术期心肌保护的现状早在1950年，Bigelow就开始了心肌保护研究。然而，直到20世纪90年代初，由于多种保护措施的联合使用，使临床效果大幅度提高，成为心肌保护的奠基石。尽管近年来心肌保护措施日趋成熟，仍有一些高危病人在术后发生低心排血量综合征，因此有必要进一步提高保护效果，防止手术后心功能障碍，促进病人恢复。近年来，随着人们对于心肌缺血/再灌注损伤的深人研究，围术期心肌保护方法从早年的低温高钾晶体停搏液到后来的氧合血停搏液,从冷灌到温灌,从单一灌注方法到几种方法的联合应用,从低温心脏停跳到近年来逐渐兴起的浅中低温心脏不停跳心内直视手术,心肌保护的方法呈现多样化并日趋成熟。下面就目前较为认可或有临床研究报道的围术期心肌保护现状做一综述。心肌保护的原则是根据缺血/再灌注导致心肌损伤的变化制定（表1）。在缺血早期需要降低氧耗，增加氧供，并在缺血期启动心肌内源性保护机制。为减轻心肌再灌注损伤，保护血管内皮细胞完整，需要在缺血期和再灌注期抑制氧自由基形成，抑制细胞内钙超载，并使用抗炎措施抑制白细胞-内皮细胞的黏附。表1 心肌保护原则与措施原 则 措 施减轻氧供/氧耗失调 增加氧供、不停搏手术、血液灌注、温血停搏、改善灌注方法、加入代谢底物、极化液等 降低氧耗；低温停搏、-受体阻滞剂的应用启动内源性保护机制 进行预处理抑制氧自由基形成 自由基清除剂、激活NO/L-精氨酸通路抑制细胞内Ca2+超载 钙通道阻滞剂、超极化停搏、Na+-H+、Na+-Ca+交换抑制剂等的应用抑制炎性反应 用白细胞滤器、炎性细胞和炎性细胞因子的单克隆抗体减轻再灌注损伤 缺血后处理、药物后处理保护冠脉内皮细胞 抗炎、抗血小板黏附、用腺苷、激活NO/L-精氨酸通路等措施1低温晶体停搏液和含血心脏停搏液自1973 年Gay 成功应用冷钾晶体心停跳液术中心肌保护以来,传统的低温高钾停跳液至今仍是心肌保护的重要措施。其优点为：降低心肌组织在缺血期间的代谢率和氧耗量,延长心肌缺血时间; 抑制心肌细胞在缺血期间的电机械活动; 减慢受损心肌细胞的死亡(包括坏死和凋亡) 过程; 可提供清晰的术野,便于术者操作。低温停跳不可避免地造成心肌缺血、缺氧、再灌注损伤以及低温高钾所致全身生理紊乱,术后低心排血量综合征和严重心律失常仍是主要死亡原因。研究表明，血液灌注技术在高危的情况下能取得较冷晶体停搏液更好的保护效果。如在左室衰竭、急性心肌缺血、心脏移植、心肌肥厚。临床和实验研究均显示，与晶体液比较，含血心脏停搏液在阻断期间能促进心肌的有氧代谢、减少无氧代谢引起的乳酸生成。进一步研究显示，含血心脏停搏液能提高氧的运载能力，增加心肌氧耗量，有利于保护心肌的高能磷酸盐。血液比例的增加意味着心肌氧供增加，因此，含血心脏停搏液中血液与晶体液的比例由2：1变为4：1或8：1。2 温血心脏外科标准的间断冷停搏液技术导致心肌低温、缺血，使手术后的心肌的代谢和功能恢复延迟。1982 年Rosenkeane 首先倡导温血停跳技术,开始应用温血停跳液参与停跳。从此,大量研究便集中于比较常温(3537 ) 相对于低温停跳液灌注技术的优势,而且随着心血管外科的发展及常温停跳液研究的深入,人们较为一致地趋向在常温灌注时使用含血停跳液,并探讨含血停跳液的最佳灌注温度和灌注方式。温血间断或持续灌注可为停搏心肌提供最佳代谢环境,温血停搏可使心肌处于常温有氧状态下停跳,心肌细胞可在最小氧需下得到最大的氧供,而且温血携带和运输氧,缓冲p H 值,提供适当的渗透压,代谢底物的功能也处于最佳状态,大大缩短了心肌的缺血期,限制了再灌注期,消除了低温的有害反应,有利于心肌电生理活动、酶学及形态学的改变,尤其对不成熟心肌及病变较重的心脏有利。另外，一些研究还发现与冷血灌注相比，温血灌注可避免心肌冷挛缩。在开放前再次使用富含代谢底物的温血停搏液灌注，可促进心肌代谢的恢复，更好地保存ATP，使应激反应恢复正常。关于停搏液的合适温度的争论由来以久。Hayashida对比了冷（9）、温（29）、常温（37）含血停搏液对心肌代谢的影响发现，常温含血停搏液组，心肌的耗氧量和乳酸生成量最多，冷血组最少。但温血组早期左室功能恢复最好，提示这种停搏液能更好减少代谢的需要，促进功能迅速恢复。另外，温血停搏液能减少室性心律失常发生率和血液的丢失。但Ma 等研究认为28 中低温血持续灌注对代谢及心功能保护优于37 ,常温易激活全身炎症反应。3.浅中低温心脏不停跳体外循环心肌保护尽管常温心脏停跳直视手术具有很多优点,仍不能避免心脏停跳及复跳过程中的再灌注损伤及复跳所造成的机械或电击所致的心肌损害,因此国内外学者开始了心脏不停跳下心内直视术的尝试。90 年代初,何巍等20 ,21在借鉴国内外心脏直视手术应用的基础上,经技术革新且不断研制和完善形成了“浅中低温心脏不停跳心内直视手术”的手术方法,该术式突破了以往心脏手术心肌保护的传统概念。其理论基础为:在体外循环术中阻断上下腔静脉,不阻断冠脉循环,适当降温,不使用心脏停跳液,使心肌得到持续的机器氧合血灌注,心脏保持有节律的空跳状态,产生最理想的心肌保护效果。心脏不停跳心内直视手术理论上为心肌提供了最接近于生理状态的有氧代谢、酸碱和电解质代谢环境,不受高K+ 、中深度低温和较大温差的影响,不遭受停搏、室颤、复苏的非生理性打击,无心脏按摩、电击除颤的损伤,最大程度地减轻了心肌缺血缺氧损伤,避免了再灌注损伤,有效地防止已有病变的心肌遭到进一步的损害,尤其是左心室高度肥大扩张、心功能不良者,从而有效地防止因心肌保护不良所致的术后低心排血量综合征及严重心律失常。但它还是存在如下缺点: 不能提供安静无血的术野; 吸引器使用较多,血液有形成分的机械性损伤有所增加; 复杂先心病者侧支循环丰富,影响术野暴露和心内操作。4.逆行灌注技术经冠状静脉窦逆行灌注或顺灌与逆行灌注联合应用可在升主动脉开放后减少心肌酶的泄漏、促进ATP的保存和心肌代谢功能的恢复。经冠状静脉窦逆行灌注技术还能提高梗死部位效果，尤其是心内膜下停搏液的分布。逆行灌注的理论简单，但合理、正确的使用并不容易，它需要正确的放置灌注管，灌注时需要维持可以接受的灌注压，一般40mmHg，以防止血管周围出血、水肿。然而，由于心最小静脉血管能够直接将血液分流至动脉和心室内，逆行灌注的有效性受到限制。为最大限度的减少心肌乳酸生成，常温停搏液的逆灌速度需要100ml/min以上，以补偿生理性分馏，尽管如此，逆行灌注技术仍然成功用于冠状动脉旁路移植术（CABG），和瓣膜置换病人。近期欧州心胸外科杂志（2009年（1）发表文章表明，采用顺行灌注联合逆行灌注的方法可提高灌注的效果，与单纯顺行灌注比较，这种灌注方法能明显减低心肌肥大高危病人术后并发症的发病率。5.心肌缺血预处理和缺血后处理缺血预处理( Ischemic preconditioning , IPC) 指亚致死性缺血应激对随后更长时间心肌缺血再灌注损伤产生明显保护的一种适应性机制。1986 年,Murry 首次提出“缺血预处理”概念。IPC 心肌保护分为早期保护和延迟保护两个阶段,已经在不同种属的动物(兔、猪、大鼠) 和临床病人中被证实。国内外许多学者认为IPC 对心肌的保护是迄今发现最强的内源性保护。IPC 的确切机制尚不清楚。近来研究表明短暂缺血再灌注产生的氧自由基、腺苷、一氧化氮、缓激肽和去甲肾上腺素等物质,与其相应受体结合激活酪氨酸激酶与蛋白激酶C( PKC) ,引起靶蛋白磷酸化及ATP 敏感钾通道( KATP ) 的开放以达到保护效果。延迟性保护机制涉及基因转录、蛋白质的合成等,保护性蛋白,如超氧化物歧化酶(SOD) 、热激蛋白( HSP) 的表达可能是参与该保护性机制的重要环节。2003 年Zhao等首先提出缺血后处理（经典后处理）的概念，再灌注前立刻给予1 次或多次短暂重复心肌缺血/ 再灌注，能提高心肌对之前发生的较长时间缺血的耐受性，并且Zhao等用实验证实缺血后处理与缺血预处理对再灌注后心肌具类似的保护效果。2004年，Galagudza等在鼠的离体缺血再灌注模型中证实缺血后处理可降低缺血再灌注损伤引起的室颤，有抗心律失常作用。随后，缺血后处理的心肌保护作用在多种动物多个实验室得到证实。2005年，法国学者Staat等研究发现，急性心肌梗死患者在冠脉成形术时施加缺血后处理的干预，可以产生心肌保护作用，率先在临床上证实了缺血后处理的心肌保护作用。该实验具有划时代的意义，它证实了作为一种再灌注早期的干预措施，后处理具有较大的临床应用价值。随后Ma 等也证实缺血后处理可显著降低急性心肌梗死患者CK、CK-MB 的漏出,抑制MDA 的生成,并明显加快冠脉血流速度、改善内皮依赖性血管舒张功能,表明在临床实际工作中实施缺血后处理具有切实有效的心肌保护作用。其保护机制可能通过抑制再灌注时氧自由基的堆积、抑制中性粒细胞（PMN）的活化、抑制细胞内及线粒体内钙超载、抑制再灌注性心律失常、抑制心肌细胞的凋亡。后处理可控性好、效果确切、操作方便。6.药物预处理和药物后处理尽管研究发现缺血预处理是很有效的心肌保护策略，但需要暂时阻断心脏血液供应，这在临床上是很难进行，因此，直接将缺血预处理用于临床还受到一定限制。使用药理学方法能避免这个问题，因为药物能模拟预处理效果。启动保护机制中的信号通路，但不需要暂时阻断冠状动脉循环。几种膜受体参与了预处理保护现象，这些受体包括1、肾上腺素能受体、阿片受体和腺苷A1、A2受体。腺苷预适应能减轻人体心室肌细胞的缺氧性损伤, 而且这种保护作用依赖于蛋白激酶C (PKC) 的激活。临床试验证明, 腺苷能显著提高冠状动脉搭桥术患者术后心肌对缺血的耐受能力, 减少ST 段上移, 加快术后心功能的恢复。腺苷的血药浓度因核苷酸转运而降低, 核苷酸转运抑制剂双嘧达莫能抑制内皮细胞对腺苷的摄取和代谢, 提高血液中腺苷浓度, 通过腺苷发挥作用, 表现为抑制血小板聚集, 扩张冠状动脉。近期公布的一项多中心, 随机对照试验证实腺苷调节剂阿卡地辛( Acadesine, 一种嘌呤核苷类似物) , 可增加缺血组织间质的腺苷浓度， 研究者认为阿卡地辛是第一种被证实可有效减少再灌注后心梗的严重程度, 降低2年病死率的药物。Liuba 等认为灌注缓激肽可保护人动脉内皮功能, 防止缺血再灌注损伤。在CABG 患者中随机分组研究显示, 缓激肽组于体外循环前由小剂量开始给予缓激肽共25g、7 min, 测定围术期肌钙蛋白I( TnI) 、CK-MB 释放及血流动力学指标, 结果表明静脉泵入缓激肽后大多数病例血压明显下降,平均至基础平均动脉压的72.7%。2组术后TnI差异无统计学意义, 而缓激肽组CK-MB 较控制组明显降低, 血液动力学指标无明显差别。研究者认为对于低危组患者行CABG 时, 缓激肽预处理有心脏保护作用但引起血压下降。已有大量研究证实挥发性麻醉剂可起到预处理样心肌保护作用, 可作为冠心病患者特别是高危组患者的麻醉用药。虽然早期研究显示异氟烷可引起冠脉窃血,但后来一系列研究, 从动物实验到人体试验均表明异氟烷可减轻心肌顿抑,减小心梗面积,改善缺血心肌心功能恢复,起到缺血预处理样心肌保护作用。Tritapepe 等通过一组多中心150 例患者的研究, 比较了全静脉麻醉与吸入麻醉在冠脉旁路移植术对TnI 等指标的影响, 结果显示吸入麻醉组术后TnI 较静脉麻醉组显著降低, 且术后血管活性药物用量下降, Q 波心梗发生下降, 机械通气时间, ICU 治疗时间,住院时间减少。Wang 等研究显示在术后1h 心指数的变化差别最明显, 异氟烷组患者CK-MB 较低但与对照组差异无统计学意义, 而TnI 2 组差异无统计学意义, 认为CPB 前应用异氟烷可使CABG 患者早期血流动力学改善。七氟醚是另外一种常用的挥发性麻醉剂, Garcia 等对其在CABG 手术中的应用进行了一系列的研究,认为七氟醚预处理可保护CABG 患者的心肾功能, 减少术后心脏事件的发生。Malagon 等对比研究了七氟醚、异丙酚及咪达唑仑3 种不同麻醉方法在小儿心脏外科的应用, 结果显示3组患儿术后肌钙蛋白T含量差异无统计学意义。研究表明缺血性预适应中导致早期保护的最终一步是伴随着线粒体ATP 敏感性钾通道的开放而产生线粒体的去极化, 并导致线粒体内钙浓度, 氧自由基水平及线粒体基质肿胀程度的改变。在狗和鼠身上用格列苯脲(glibenclamide) 或5- HD(5-hydroxydecanoate) 阻塞这些通道可以对抗缺血性预适应, 而ATP 敏感性钾通道开放剂, 如米诺地尔、尼可地尔、吡那地尔和贝马卡林等可以模拟缺血预处理。IONA(impact of nicorandil in angina) 研究显示尼可地尔可显著减少劳力型心绞痛患者主要心脏事件的发生, 且使所有亚组的稳定型心绞痛患者的预后均有显著改善。二氮嗪( diazoxide, DZX) 是特异性mitoKATP开放剂,研究表明二氮嗪预处理能对冠脉旁路移植术的患者起到保护心功能及减轻心肌损害的作用,同时研究者还观察到DZX 预处理可改善全身炎症因子的平衡使其向抗炎方向发展。使用阿片类药激活阿片受体（受体）也能够提高心肌保护效果，其保护强度与缺血预处理和腺苷预处理效果相当，如与缺血预处理联合使用能进一步提高心肌保护效果。但先给予阿片受体阻滞药纳洛酮，则这种保护能被抑制，提示阿片受体激活可能是缺血预处理对心肌保护的一种机制。阿片受体激动药对于缺血在灌注心肌的保护作用尚处于动物试验阶段，将阿片受体激动药的这一心肌保护作用用于临床还有待于进一步研究。近来有在再灌注时或再灌注前不久用药观察其保护作用的研究，即所谓的药物后处理。这一类药物目前研究有缓激肽、胰岛素、阿托伐他汀、胰高血糖素类似肽-1、吸入性麻醉剂异氟烷,腺苷及KATP通道激活剂尼可地尔等，因药物使用方便，若能证实其与缺血后处理发挥同样的保护效应，在临床上将具有更为广泛的前景。7.抑制炎性反应血管内皮细胞和中性粒细胞的相互作用在心肌缺血/再灌注损伤中占有重要地位，因此抑制两者的活化和相互黏附已成为心肌保护的重要手段之一。L-选择素、P-选择素和CD11b/CD18是中性粒细胞膜表面表达的主要黏附分子，细胞间黏附分子-1在血管内皮细胞膜表面表达，这些黏附分子均参与了血管内皮细胞和中性粒细胞的相互作用。使用CD18单克隆抗体，阻断CD11b/CD18的药理活性，或使用L-选择素、P-选择素、细胞间黏附分子-1单克隆抗体均能减少中性粒细胞在心肌组织的聚集，减轻心肌再灌注损伤，提高保护效果。白细胞滤器能机械性去除白细胞，减轻心肌再灌注损伤，显示出较好的心肌保护作用。白细胞滤器可安装于体外循环环路中，持续使用，也可用于体外循环开始或主动脉开放时，或仅用于过滤含血停搏液，以促进心脏功能的恢复。8.激活NO/L-精氨酸通路一氧化氮（NO）由一氧化氮合酶（NOS）以L-精氨酸为底物合成。它是一种具有多种生理活性的内源性小分子气体物质，化学性质活泼。NO可抑制中性粒细胞、血小板的激活，抑制多种炎症介质的产生。动物实验发现，NO能减轻心肌缺血再灌注损伤，缺血前使用能抑制心肌细胞的凋亡。如在含血停搏液中加入L-精氨酸能增加NO的生成，促进心室功能的恢复和心肌组织pH值的恢复速度，提高心肌保护效果。临床研究也证实了NO能减轻心肌缺血再灌注损伤，具有心肌保护效果。冷玉芳等研究发现：L-精氨酸在心内直视手术期间可有效提高机体清除自由基的能力、抑制脂质过氧化反应,稳定心肌细胞膜,使血清肌钙蛋T从心肌细胞漏出减少。Walace等报道，在冠状动脉旁路移植术病人中使用L-精氨酸能降低冠状动脉阻力，提高冠状动脉血流量。最近的一项前瞻性研究对比了标准含血停搏液和富含L-精氨酸的含血停搏液的心肌保护效果，结果显示富含L-精氨酸的含血停搏液能显著减少心肌肌钙蛋白T的释放。另外，L-精氨酸与温血停搏液联合使用，心肌保护作用更好。9.Na+-H+ 交换抑制剂Na+-H+交换体的研究表明,心肌缺血时,细胞酸中毒,致细胞内pH 值下降,激活了Na+-H+交换体,促进Na+-H+交换,细胞内Na+浓度升高,最终导致细胞内Ca2+超负荷,造成细胞损伤。Na+-H+交换抑制剂可通过抑制Na+-H+交换,防止细胞内Ca2+超负荷及其他相关作用,对心肌缺血再灌注损伤起保护作用。目前研究的药物有：阿米洛利、3-甲磺酰-4-哌啶基苯甲酰胍甲磺酸盐、3-甲磺酰苯甲酰胍-4-甲磺酸异丙酯（HOE-642）等，只有HOE-642进入临床实验阶段。Theroux 等对11590 例不稳定型心绞痛、非ST段升高心肌梗死、经皮冠状动脉介入重建血管和冠状动脉旁路移植术的患者进行HOE-642的3期临床实验( GUARDIAN TRIAL) ,虽然未证明HOE-642完全有效,但提出HOE-642临床应用是安全可靠的;高浓度Na+-H+ 交换抑制剂能抑制缺血再灌注的心肌坏死,正常使用对冠状动脉旁路移植术的患者有效。最近一项临床研究表明HOE-642可降低冠状动脉旁路移植术期间的心肌缺血再灌注损伤。10中药制剂国内对中药制剂对心肌保护作用的研究很多，动物实验研究主要从以下几方面入手：清除氧自由基, 降低心肌脂质过氧化。有报道红花黄素、血府逐瘀汤等可使各内源性抗氧化酶活性不同程度升高，从而降低心肌组织丙二醛（MDA）含量,减少OFR 的产生，加速其清除，改善心肌缺血再灌注损伤后心脏功能，保护心肌。减轻钙超载负荷, 维持细胞钙稳态。张红英等发现，水芹乙酸乙酯提取物能阻止胞浆内Ca2+超负荷，尤其防止心肌线粒体内Ca2+ 超负荷，从而减轻心肌缺血再灌注损伤。调节NO合成量, 减轻心肌细胞损伤。杨红梅等发现，灵芝多糖能通过抑制NOS 活性、减少NO 的合成,对失血性休克再灌注过程中心肌损伤起保护作用。改善心肌能量代谢。研究发现，红花总黄素可抑制心肌缺血再灌注过程中心肌组织Na+-K+-ATP 酶活性，增加心肌环磷酸腺苷含量,改善心肌能量代谢。抑制细胞凋亡, 保护心肌细胞。陈天义等报道，草红花水提物可上调Bcl-2 蛋白表达、下调Bax蛋白表达，通过对细胞凋亡调控基因的调控，减轻或防止心肌缺血再灌注损伤。抑制核转录因子(NF) 的活化，调节细胞因子的表达。张本静等的研究表明，参附注射液能通过抑制缺血心肌核转录因子（NF-B）活性、降低促炎症因子如肿瘤坏死因子-、白介素-6 的表达，起到对心肌的保护作用。调节血管内皮细胞功能。马爱玲等研究发现，芪丹通脉片可明显调节大鼠心肌缺血再灌注损伤时血管活性物质的平衡，延缓和减轻缺血缺氧对VEC 和心肌细胞的损伤过程。目前，参附注射液已进行临床研究，并取得了满意的成果。二、心肌保护研究的现状1.缺血预处理与后处理自1986年 Murry 首次提出“缺血预处理（IPC）”概念以来，其相关研究已十分广泛。除心脏，还有其他的各个脏器。目前认为缺血预处理分为早期保护和延迟保护两个阶段, 前者在IP 后迅速出现, 持续23 h, 这一保护作用的机制与局部代谢产物物(如腺苷等)、基础表达的内源性保护物质(如Mn-SOD 等抗氧化物质)以及线粒体ATP依赖性钾离子(mitochondrial ATP-sensitiveK+,mitoKATP)通道开放等有关；而后者在IP 后1224 h再度出现, 可持续72 h 甚至更长时间, 但其保护作用较早期阶段减弱，此期的心肌保护效应与心肌细胞内多条生存信号通路激活导致众多心肌保护性蛋白的表达上调有关。IPC 需要在缺血前实施，由于在某些时候很难预测发生心肌缺血的时间，因此其临床应用受到限制，2003年，Zhao等提出了缺血后处理概念。由于缺血后处理具有较为广泛的临床应用价值，受到了学者们的关注。Kin等发现将后适应延迟至再灌注数分钟后进行将失去心肌保护作用,说明缺血后处理的心肌保护效应与实施时间关系密切,即实施缺血后处理有其相对较窄的时间窗,只有在再灌注开始即刻或再灌注后短时间内进行才会产生确切的心肌保护效应。缺血预处理与后适应都是诱导机体抗缺血再灌注损伤的内源性机制，它们在保护机制和保护作用方面有相似之处，也存在着不同的地方。都可以形成触发剂- 调节介质- 终末效应器这样的过程。尽管后处理与预处理在作用机制的组成上基本相同，但各部分的具体作用、方式及途径却不尽相同：腺苷虽然在后处理和预处理中都发挥重要作用，但是在后处理中参与作用的主要是A2和A3受体，不包括A1受体，而在预处理中参与作用的主要是A1和A3受体；在后处理中一氧化氮通过激活鸟苷酸环化酶引起细胞内环磷酸鸟苷 (Cyclic guanosine monophosphate, cGMP)增加，继而引发心肌保护效应，而预处理过程中产生的一氧化氮通过激活蛋白激酶C引发其心肌保护效应。兔心冠状动脉阻塞45分钟后，缺血后处理的保护效果减小，而缺血预处理对于缺血60分钟后的兔心仍有很好的心肌保护作用。值得一提的是缺血后处理的pH假说，Cohen MV等人认为缺血后处理要在酸性条件下才能发挥心肌保护作用，在酸性条件下抑制MPT形成。有学者研究发现缺氧预处理可以通过上调钙网织蛋白（CRT），抑制caspase-12的活性，减轻内质网应激（ERS）、抑制凋亡达到心肌保护的作用，并且保护作用受到p38 MAPK的调控，不受到JNK的调控。近年来，又提出了远隔器官处理的观念。Kerendi F研究表明, 心肌再灌注前给予肾缺血与再灌注, 能降低心肌梗死面积, 减少再灌注末心肌组织肌酸激酶含量, 发挥心肌保护作用，该作用与肾脏缺血再灌注释放腺苷继而激活腺苷受体有关。Kharbanda等用止血带捆绑猪后肢,使其经历4次5 min缺血和5 min再灌,立即开胸做心脏冠脉左前降支缺血40 min,再灌120min,然后测定心室功能和梗死面积。结果显示,对照组在缺血期射血分数降低,并持续到再灌期,而远隔预适应组此指标升高,并且,预适应组梗死面积与危险区面积之比较对照组明显降低,证实了下肢预适应对远隔的心脏具有抗缺血再灌损伤作用。同样,这种保护作用也有早期和延迟作用。研究人员在结扎鼠左前降支冠状动脉之前，先阻断股动脉15分钟，开放10分钟。结果发现心脏梗死面积减小了61%，血清LDH以及CK-MB分别减小了57%和72%。其机制可能是增加了NO合成，开放mito K(+)(ATP)，增加ROS生成。远隔器官效应在人身上也可以得到证实。2.药物预处理与后处理人们通过动物实验证明多种药物具有药物预处理和药物后处理作用。腺苷类, 如腺苷转运蛋白抑制剂和腺苷Al、A3 受体激动剂; 缓激肽和血管紧张素转换酶( 激肽酶) 抑制剂; 降钙素基因相关肽( CGRP) ;吗啡; 去甲肾上腺素、去氧肾上腺素、ATP 敏感性钾通道开放剂、蛋白激酶C( PKC) 激活剂等药物。近期研究的新药还有：（1）研究证实，Na+/Ca2+交换体（NCX）预处理及后处理可以对抗缺血20分钟再灌注60分钟的对鼠心造成的损害，其机制是通过减轻线粒体内Na+、Ca2+超载进而保护线粒体功能。有文献报道，只激活Na+/H+交换器足够引起心肌肥厚、心衰。建立心肌肥厚以及心衰动物模型，一个月后模型成立，接下来的两个月病情进行加重。实验组模型成立后连续饮食给与卡立泊来德（Na+/H+交换抑制剂）2个月，发现卡立泊来德能够抑制心肌肥大、使心衰消退，离子和电生理重塑。（2）白藜芦醇(resveratrol )一种在葡萄皮以及种子上发现的植物抗毒素，药物预处理心肌保护的途径有：依赖NO途径、激活腺苷受体、通过调节血红素加氧酶-1、触发MAPK途径、Trx-1-HO-1-VEGF途径等。（3）有研究指出神经鞘之类物质可以调节蛋白激酶C的活性，从而发挥心肌保护的作用，但是这种心肌保护作用在糖尿病、高脂血症的大鼠身上却没有看到。（4）胰高血糖素样肽-1(GLP-1)是一种主要由肠道L细胞所产生的激素，属于一种肠促胰岛素，GLP-1对2型糖尿病的作用已经明确。最近研究人员发现GLP-1具有抗心肌缺血再灌注损伤的作用，通过PI3K-Akt途径以及MAPK途径发挥抗凋亡作用。（5）磷酸二酯酶（PDEs）水解细胞内的第二信使（cAMP,环磷酸腺苷酸或cGMP,环磷酸鸟苷），加速cAMP或cGMP的降解。磷酸二酯酶可分类为11型，PDE1至PDE11，每一个都有独特的结构、活性、表达和组织分布。PDE3，Pde4，PDE5定位于心肌细胞内的肌浆网以及Z盘，他们的功能可能通过影响cAMP/cGMP信号传导，进而作用于细胞的收缩。因此推测PDE抑制剂可能具有心肌保护作用。实验研究证明，PDE抑制剂通过缺氧前给与PDE5抑制剂昔多芬，发现用药组与缺氧组之间的磷酸化/去磷酸化，凋亡，分化，ATP 结合等基因表达具有明显差异， 推测昔多芬通过调控早期基因表达发挥其心肌保护作用。另外有人发现，昔多芬的心肌保护机制中，激动mitoK(ATP)和mitoK(Ca)以维持线粒体的内环境稳定，抑制细胞死亡发挥重要作用。（6）serofendic acid（SFA），最近发现的一种从小牛血清中提取的亲脂物质，发现可以模拟二氮嗪发挥心肌保护作用机制可能是通过保护线粒体进而抑制细胞死亡以及抑制氧化应急反应。（7）1-磷酸鞘氨醇（sphingosine 1-phosphate，S1P）是细胞膜磷脂代谢的中间产物，广泛存在于真核细胞内，是新发现的细胞外递质和细胞内第二信使，调节多种生物学作用，S1P通过与S1P特异性G蛋白偶联受体(GPCRs)结合发挥作用。心血管系统包括心肌组织存在S1PGPCRs,S1P在许多组织中发现是一种存活因子，因此科学家们将S1P和心肌保护联系起来。他们发现，S1P预处理以及后处理可以取得心肌保护作用，而且发现高密度脂蛋白以及大麻素类药物的心肌保护作用可能与其有关。（8）硫化氢（H2S）是目前所知唯一具有开放KATP功能的气体物质。最近的研究表明硫化氢预处理、后处理都具有心肌保护作用。其作用机制广泛，包括信号通路的激活，抗炎抗氧化，激活KATP通道，保护线粒体，抗凋亡等。3.麻醉药物预后处理的心肌保护作用吗啡的心肌保护效果与缺血预处理的心肌保护效果相似，吗啡预处理的可能机制是激动了、受体。吗啡后处理通过k-阿片受体以及线粒体ATP-敏感性钾通道发挥心肌保护作用。雷米芬太尼也报道认为，通过激动三种阿片受体、（心脏外的阿片受体）发挥心肌保护作用。而且，蛋白激酶C以及线粒体ATP敏感性钾通道参与其中。Yu CK等人作了一项实验，先注入雷米芬太尼，24小时后将受试动物左冠状动脉结扎30分钟，复灌120分钟，结果显示，12小时，16小时、24小时、36小时梗死面积明显减小，其中24小时的作用最为明显，其保护效应48小时完全消失。因此，雷米芬太尼和缺血预处理一样具有延迟心肌保护作用，可能通过三种阿片受体。吸入麻醉剂的研究发现，异氟烷预处理通过sarcolemmal and mitochondrial K(ATP) channels发挥心肌效应，而且Sarcolemmal K(ATP)是异氟烷预处理的效应器，而mitochondrial K(ATP)则具有双重作用-触发以及效应器。缺血再灌注损伤使肌浆网钙离子调节蛋白RyR2, SERCA2a, and phospholamban表达下调，对胞膜Ca2+ ATPase and sodium-calcium exchanger没有影响。异氟烷预处理阻滞了上述蛋白的表达量下降，而这种作用与K(ATP)无关。有关七氟烷的心肌保护机制中关于线粒体ATP敏感性钾通道的作用报道不一，有报道认为七氟烷预处理的心肌保护的机制包括激活PKC-，ROS产生，线粒体ATP敏感性钾通道开放。但是有研究报道七氟醚预处理通过激活PKC-，ROS产生心肌保护作用，但这种保护作用与线粒体ATP敏感性钾通道无关。2%七氟醚和6%地氟烷预处理对人右心房心肌细胞缺氧复氧有保护作用，活性氧簇清除剂可以消除上述保护作用。Mio Y等人利用人右心耳作了一项研究。发现异氟烷预处理后，经历过IR的中年人心房肌/心房肌细胞的线粒体呼吸功能以及细胞凋亡率都明显优于老年人，异氟烷的保护效果可以被HMR-1098减弱。还发现两组细胞的肌膜KATP的性质没有区别。最近有研究人员利用人右心房小梁证实了地氟烷同样具有心肌保护作用，其作用的机制包括激活蛋白激酶C、开放线粒体ATP敏感性钾通道、激活Akt、激活细胞内调节激酶1/2，以及p38丝裂原活化蛋白激酶磷酸化。4.心肌保护的新方法、新技术近年来新的技术与方法使我们对心肌缺血的机制有了更深入的了解，同时也正是突飞猛进的科技进步，使心肌保护的新方法、新思路皆纵而来。将腺苷A1受体或缓激肽B2受体基因敲除，发现缺血后处理后心肌梗死面积没有明显减小，说明缺血后处理减小心梗面积需要激活几种膜受体，其中重要的有A1受体和B2受体。研究人员比较了缺血组（缺血210分钟）以及缺血再灌注组（缺血30分钟，再灌注180分钟）的蛋白差异。发现两组鼠共有32种蛋白表达差异，其中缺血组改变的有20种，缺血再灌注组改变的有4种，两组都改变的有8种。根据功能可以将这些蛋白分成：抗凝蛋白、结构蛋白、炎症相关因子、转录以及转录相关蛋白、热休克蛋白、代谢相关蛋白、以及其他。在缺血再灌注损伤组中还发现膜联蛋白从胞浆向膜区室易位。Buerke M,等人在研究缺血再灌注损伤的实验中，将兔子分成三组，假手术组、溶媒组、C1s 抑制因子组，利用二维电泳法以及高效液相方法鉴定蛋白。发现三组的胶上面共发现509+/-21个蛋白，其中480个点是三组共有的，研究人员用质谱分析法分析了11个点，发现过氧化物歧化酶，-晶体蛋白 B亚单位，线粒体弹性蛋白，锰-超氧化物歧化酶，ATP合酶A链心脏亚单位，肌酸激酶，以及肌钙蛋白T，这些蛋白的量溶媒组明显低于假手术组，C1s抑制因子组的量明显较溶媒组恢复。另外有研究人员比较正常组，缺血组，缺血再灌注损伤组的蛋白差异，发现六种蛋白的表达量在组间表达相差2倍，同时确定了其中的五种蛋白：二硫键异构酶A3（PDA3），热休克蛋白（HSP60），以及延伸因子Tu（EF-Tu）。HSP60在缺血期间增高，再灌注后回降到正常水平，EF-Tu在缺血期间也增加，但是恢复血流后不会降低。有研究报道缺血再灌注心肌组织内，硫氧还蛋白-1（Trx1）明显减少。还发现缺血预处理的心脏Trx1表达增加，抑制Trx1表达抑制缺血后心室功能的恢复，同时发现梗死面积明显增加。过度表达Trx1的转基因大鼠较野生型大鼠更能耐受缺血再灌注损伤。因此硫氧还蛋白在缺血预处理的心肌保护作用中有着重要的作用。有研究表明Trx2在缺血再灌注损伤(IR)中扮演的角色是将死亡信号向生存信号转换的开关。在硫氧还蛋白这种氧化调节因子的家族中，谷氧还蛋白(Glrx1)也在心肌缺血的氧化还原途径中扮演着重要角色。单纯缺血再灌注过程中，Glrx1表达没有改变，缺血预处理后Glrx1表达上调。和野生型鼠比较，过度表达Glrx1的转基因大鼠促进再灌注后心室功能恢复，梗死面积减小，抑制ROS的产生，敲除Glrx1基因的大鼠抑制心室功能恢复，梗死面积增加，ROS产生增加。这些都说明Glrx1在心肌保护中的作用。缺氧诱导因子(HIF)-1可以调节缺氧/缺血环境基因的转录，比如诱生一氧化氮合酶(iNOS)。含氧量正常的时候，HIF-1-脯氨酰4-羟化酶(PHD)控制HIF-1的活性。利用小分子干扰RNA片段(siRNA)技术使PHD-2沉默，转染了PHD2 siRNA的大鼠的心脏先缺血30后，再灌注60分钟的梗死面积(9.7+/-1.9%)明显小于对照组鼠的梗死面积（31.6+/-1.8%）(P0.0001)。然而如果敲除了转染PHD2 siRNA的大鼠，上述现象则不存在。说明在体内和体外，激活了HIF-1的活性可以通过iNOS途径减轻缺血再灌注损伤。Natarajan R在他们的体内和体外实验研究中发现，向P4HA2注入siRNA来激活HIF-1可以通过调整心脏的炎症反应以保护心脏功能。还有研究人员发现HIF-1通过诱导血红素加氧酶-1（HO-1）表达以及减少微血管内皮细胞产生的促炎因子以达到抗心肌缺血再灌注损伤的目的。有研究比较了过度表达一氧化氮合酶的转基因大鼠以及普通大鼠的缺血预处理对心脏缺血再灌注损伤的保护作用，发现转基因大鼠的梗死面积明显小于普通大鼠（26.9+/-1.4%VS37+/-2.1%）。ELROD JW等比较了心肌一氧化氮合酶过度表达（CS eNOS-TG）以及全身系统一氧化氮合酶过度表达（SYS eNOS-Tg）两种转基因大鼠的心脏缺血再灌注损伤后的心功能，他们发现两者都具有心肌保护功能，但是前者的梗死面积较后者的梗死面积小，以及前者的心功能较后者好。载脂蛋白C-（apoC-）抑制甘油三酯水解，与冠状动脉疾病有关。科学家发现5%兰开斯特安曼派教徒apoC-发生无效突变，结果他们体内apoC-表达的量是一般人的一半，禁食和餐后的血清甘油三酯较低，高密度脂蛋白水平较高，低密度脂蛋白水平较低，亚临床型的动脉粥样硬化的发生率较低。这些都说明了apoC-缺乏具有心肌保护效应。缺血再灌注损伤后Toll样受体4（TLR4）mRNA和蛋白表达均明显升高，再灌注1小时达到高峰，激活的TLR4可能通过增加-肿瘤坏死因子和白介素-6在缺血再灌注损伤过程中发挥重要作用。Cha J等人作了一项研究，他们使鼠TLR4基因突变，结果发现这些基因突变的鼠心，经历了缺血再灌注损伤后心功能较野生型大鼠的心功能恢复的好。研究还发现，这种作用可以被肿瘤坏死因子-和白介素-1所抑制。已知糖蛋白YKL-40与许多疾病有关，但其与心肌缺血的关系最近才被发现。Wang Y和他的同事们将st段抬高的心梗患者或者稳定型冠心病患者的血清YKL-40含量与正常人比较，发现心梗患者的血清含量为88microg/L,稳定性冠心病患者含量为66 microg/L，正常人的含量为16microg/L。研究人员还检测了狭窄或者受阻的血管分布的心肌以及没有明显病变的心肌内YKL-40 mRNA的表达量，发现了与血清YKL-40类似的结果。另一个实验室的人员作了另一个的实验，他们比较了急性心梗的患者（AMI）和稳定型冠心病患者（CAD）以及正常人的血清YKL-40含量。AMI患者的血清YKL-40含量为156 microg/L（40-3000）CAD患者的含量为106 microg/L（54-300）正常人的含量为102 microg/L（38-514）。CAD患者和健康人之间的YKL-40含量没有明显差异。AMI患者中ST段抬高或没有抬高的患者之间的含量没有差异。两个实验组之间的试验差异可能是由于实验方法、病史采集、患者人群的不同等因素造成的。但总的来说，YKL-40与心肌缺血之间存在着密切的联系。YKL-40与心肌缺血的关系的发现，为以后心肌缺血的诊断治疗等提供了另一条思路。心脏节状神经元细胞膜表面表达有腺嘌呤核苷酸受体（P2X）P2X(2)和P2X(3)受体两种亚单位。现在发现心肌缺血的时候，他们的表达量增加，给与P2X(3)受体拮抗剂A-31749有利于缺血后心脏心功能的恢复。有研究报道具有细胞保护作用的热应激反应可以使大鼠心脏线粒体RNA(miRNA)-1，miRNA-21以及miRNA-24明显升高，将这些升高的miRNA提取后注射到没有保护措施的大鼠体内，发现缺血再灌注后，可以抑制凋亡前基因同时可以增加抗凋亡基因的表达。化学合成的miRNA-21可以减小梗死面积，miRNA-21抑制剂可以消除这种保护效应。Quinlan CL和他的同事们作了一项实验说明如何将信号从胞膜传递到线粒体K(ATP)通道。他们以缓激肽处理的鼠心为研究对象，假想缓激肽和受体结合后，生成一个包裹着信号传递酶的膜性结构-信号传递子（signalosome），这些内容物将向线粒体移位，最终打开线粒体K(ATP)通道。他们采用了一种新方法分离提取被缓激肽处理的鼠心的signalosome，发现signalosome里的内容物可以通过激活蛋白激酶C-开放未被缓激肽处理的鼠心的线粒体K(ATP)。同时发现signalosome 膜表面的蛋白磷酸化后才能开放mitoKATP。缓激肽B2受体只存在于被缓激肽处理的鼠心。研究人员还发现缺血预处理、后处理也存在着上述现象。在缺血预处理和后处理，药物处理的机制中，K(ATP)都处于非常重要的位置。K(ATP)亚基的独特结构赋予了K(ATP)的生理和药理特性。许多实验已经证实了心室肌细胞上肌膜K(ATP)的结构：Kir6.2和SUR2A。研究人员运用SUR1C端的特异性抗体发现，SUR1在鼠心上有表达，而且在心房肌上较为明显。这个实验结果说明肌膜K(ATP)存在于心房肌和心室肌上。为了证明这