缺血預處理、后處理及聯合處理對鼠睪丸缺血再灌注損傷的應用研究進展

張小英，呂發勤，唐 杰

航空總醫院，北京 100012；2解放軍總醫院，北京 100853

缺血預處理、后處理及聯合處理對鼠睪丸缺血再灌注損傷的應用研究進展

張小英1,2，呂發勤1，唐 杰1

航空總醫院，北京 100012；2解放軍總醫院，北京 100853

睪丸扭轉是青春期男性常見急癥之一，其引起的缺血再灌注損傷不僅影響扭轉側還影響健側，嚴重者導致不育。本文就缺血預處理、后處理及聯合處理對睪丸缺血再灌注損傷的影響研究進展進行綜述。

睪丸扭轉；缺血再灌注損傷；預處理；后處理；聯合處理

睪丸扭轉是泌尿系常見急診之一，即使解除扭轉，其缺血再灌注損傷仍可影響健側及扭轉側生精能力[1-2]。睪丸扭轉缺血嚴重程度和隨后損傷程度決定其不育嚴重度。現將缺血不同處理方式在睪丸扭轉缺血再灌注損傷(ischemic eperfusion injury，IRI)中的應用進展綜述如下。

1 缺血預處理概念及其在睪丸IRI應用

缺血預處理(ischemic preconditioning，IPreC)是指機體臟器在缺血之前先經短暫多次缺血／再灌注刺激，誘導機體產生內源性保護物質，促使臟器對隨后二次有害刺激產生耐受或適應，可明顯減輕隨后的IRI，為生物界普遍存在的一種內源性自我保護現象。

目前的研究發現，機體的不同組織如腦、肝、心臟、肌肉、小腸、腎、視網膜等均存在著這種缺血預處理現象，可對相關臟器產生保護作用[3-8]。Duru等[5]將大鼠右側睪丸逆時針扭轉720°，缺血15 ～ 60 min，復位后于2 ～ 6周再扭轉720°，可顯著降低睪丸組織丙二醛水平(malondialdehyde，MDA)，減輕睪丸損傷。Sahinkanat等[9]采用多種時間組合缺血預處理方式，使大鼠睪丸缺血180 min后切除睪丸，觀察生化和組織改變，探討預處理對缺血睪丸保護作用，較以前其他研究使用缺血時間更長。睪丸組織病理學結果提示，所有缺血預處理組織損傷評分均減少，和對照組相比有顯著差異；但是結果顯示僅3次循環10 min缺血/10 min再灌注組，MDA和一氧化氮(nitrous oxide，NO)都下降，說明缺血預處理不同時間間隔及循環次數對睪丸IRI的保護作用存在差異，除可通過增強睪丸組織抗氧化能力來減輕睪丸隨后IRI外，可能還通過其他機制。Shimizu等[10]利用8周齡大鼠，采用3次循環5 min缺血/5 min再灌注預處理模式，隨后缺血60 min，再灌注120 min，較以前其他研究增加了再灌注環節。結果顯示，缺血預處理可減輕睪丸組織病變，降低MDA、8一羥基脫氧鳥苷、髓過氧化物酶水平(myeloperoxidase，MPO)及熱休克蛋白70mRNA表達，改善睪丸組織氧化應激損傷及嗜中性粒細胞浸潤，減輕細胞凋亡，從而改善睪丸IRI，對睪丸產生保護作用。最近Gozen等[11]采用3次循環5 min缺血/5 min再灌注預處理方式，使用血管夾夾閉大鼠睪丸蒂致缺血180 min，然后再灌注60 min模式。IPreC明顯降低了這種脂質過氧化水平、MPO活性、總的抗氧化能力(total antioxidative，TAC)、總氧化狀態(total oxidative status，TOS)、氧化應激指數水平(oxidative stress index，OSI)，睪丸組織病理生精水平明顯提高，IPreC可能通過激活KATP通道提高組織抗氧化能力，改善睪丸IRI，Rho激酶抑制劑保留了IPreC在睪丸IRI效果。

但Ceylan等[12]卻有不同的觀點，他認為預先給予不同預處理時間(分別5 min或10 min缺血/10 min再灌注，3次循環的10 min缺血/10 min再灌注，隨后缺血90 min)，大鼠左側睪丸扭轉順時針720°，缺血90 min，隨后切除睪丸分析組織NO、黃嘌呤氧化酶、MPO、超氧化物歧化酶水平(superoxide，SOD)，與單純缺血組相比，不同時間的缺血預處理后，兩組睪丸組織NO、黃嘌呤氧化酶、MPO、SOD，睪丸間質水腫、充血、出血、生精小管破壞程度均無顯著差異，故認為缺血預處理并未減輕睪丸缺血性損傷。但是此實驗僅提示缺血預處理早期對睪丸沒有保護作用，但其缺血預處理晚期保護作用沒有闡述。

2 缺血后處理概念及其在睪丸IRI應用

缺血后處理(ischemic post-conditioning，IPostC)是指組織、臟器長期缺血后再經過一系列短暫的幾次再灌注/缺血過程，啟動缺血組織、臟器內源性保護機制，從而減輕組織、臟器IRI。

IPostC最初的提出是因Zhao等[13]于2003年在研究犬心臟的缺血再灌注模型時發現心肌在左前降支阻塞60 min，再灌注3 h前對心臟進行3個短暫循環的再灌注30 s/缺血30 s，比對照組梗死面積縮小了44%，改善心功能，減輕缺血再灌注引起的心肌損傷，證實缺血后處理和預處理一樣可以有效降低心肌梗死范圍并保護內皮功能。后處理在再灌注早期調節了血流動力學，減輕內皮水腫和損傷。研究表明[6-7,13-14]，缺血后處理對肝、腎、肢體、肺、腦、腸黏膜等缺血性損傷均存在保護性作用，不僅在動物實驗中，在臨床應用上也取得令人鼓舞的結果。缺血后處理啟動保護機制涉及兩個階段：被動和主動。被動階段：通過逐步再灌注啟動減少氧化自由基和線粒體Ca2+超載釋放；主動階段：再灌注損傷通過內源性刺激劑如腺苷鴉片類和一些不明確內源性物質激活包括細胞內磷酸肌醇3激酶(PI3K)-蛋白激酶B(Akt)，細胞外信號調節激酶(ERK-1/2激活)補救激酶系統(reperfusion injury salvage kinase，RISK)。后處理介導激活PI3激酶-Akt及其下游靶點內皮型一氧化氮合成酶(eNOS)，隨后eNOS限制線粒體滲透轉換孔(mitochondrial permeability transition pore，mPTP)開放，保護缺血組織和臟器。這種內源性保護機制在不同種屬，不同臟器中都均存在。

Shimizu等[10,14]采用先缺血60 min，再進行5次循環10 s再灌注/10 s缺血后處理模式，然后再灌注120 min，可使大鼠睪丸組織8-羥基脫氧鳥苷、熱休克蛋白70mRNA表達降低，減輕由氧化應激導致的DNA損傷，減少細胞凋亡；另外他們使用8周齡大鼠右側精索血管夾閉，后處理循環次數及時間對睪丸IRI保護進行探討。首次證實IPostC通過降低MAD及MPO水平，對扭轉側及對側睪丸均有保護作用，并證實3次循環10 s再灌注/10 s缺血后處理方式最有效[15]。Ozkisacik等[16-17]采用大鼠左側睪丸逆時針扭轉1 080°致缺血4 h，再灌注60 min[16-17]，采用不同再灌注/缺血后處理，立即處死或再灌注60 d，觀察后處理短期和長期保護作用。短期結果顯示，在本研究中減少了再灌注損傷突發反應性氧化物水平和減輕組織損害，其保護作用內源性物質水平提高，尤其在10次循環5 s再灌注/5 s缺血組，后處理干預組作用更明顯。長期結果顯示，后處理通過減少嗜中性粒細胞的浸潤，巨嗜細胞聚集，避免了再灌注損傷第二階段，減輕再灌注后期階段睪丸萎縮，這些都是再灌注損傷后處理及其保護機制[18]。Minutoli等[19]通過把大鼠右側睪丸血管夾閉60 min，觀察后處理對睪丸IRI早期和晚期保護作用。結果表明，IPostC通過抑制促有絲分裂蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPKs)、細胞因子和核轉錄因子κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)增加，增加IκB-α表達，減輕睪丸組織損傷，對睪丸早期IRI有保護作用，晚期IPostC沒有減輕睪丸扭轉引起IRI，IR激活了凋亡機制，引起嚴重病理損傷，導致生精能力受損。

預處理和后處理有很多共同點，都是影響了線粒體通道轉換孔開放(mPTP)[20]。兩者之間根本差異是應用時機及其影響不同。預處理促使缺血組織或臟器首先做出適應性變化，提高組織對隨后長時間缺血的耐受性，后處理沒有啟動機體這樣生化或分子效果。后處理促發介導和影響因子釋放在灌注早期是活躍的，但在預處理適應性改變發生在缺血之前或缺血期間。現有數據表明，預處理和后處理有相同的生理和細胞保護表現[21]，對其觸發保護機制尚在探討之中。

3 聯合處理概念及其在睪丸IRI應用

缺血預處理、后處理及聯合處理目前已證實在心臟、肺、腦及脊髓等臟器中使用，具有協同作用[6,22-23]。聯合處理組SOD活性明顯升高，MPO和MDA明顯降低，但也有研究表明，在心肌缺血再灌注損傷中，聯合處理并不能協同起到阻止由缺血再灌注損傷引起LDH和CK升高的保護作用，對缺血再灌注損傷沒有協同作用，可能IPreC和IPostC存在相同的信號傳導機制。Naparus等[24]在離體人體肌肉中使用mPTP拮抗劑觀察乏氧預處理和后處理及聯合處理對肌肉乏氧損傷影響，結果表明，IPreC和IPostC可能關閉mPTP通道共同作用機制，保護了肌肉乏氧或再氧化損害，聯合處理不能提供額外的保護作用。但也有的研究表明，聯合處理對缺血再灌注損傷器官起到了協同保護作用。目前尚未見聯合處理在睪丸扭轉缺血再灌注損傷研究中應用報道。

4 睪丸扭轉后的逐步再灌注概念及其在睪丸IRI應用

逐步再灌注是指缺血組織、臟器在再灌注早期采用低流速或低壓灌注以減輕組織、臟器再灌注損傷的方法。其中逐步復位為睪丸逐步再灌注模式之一。Ak?ora等[25]采用逐步復位方式：將一組大鼠左側睪丸扭轉720°，維持2 h，復位360°，維持20 min，然后再完全復位。結果表明，與直接完全復位相比，逐步復位雖不能顯著降低患側睪丸組織MDA水平，但可增加SOD、谷胱甘肽過氧化物酶活性(glutathione peroxidase，GSH-Px)，減輕睪丸組織受損程度。逐步復位通過逐漸增加睪丸血流，避免直接完全復位導致的睪丸組織氧含量豐富血流突然增加，從而減少自由基的產生，減輕睪丸IRI。

睪丸扭轉后IRI是不可避免的，可影響健側、患側睪丸以及附睪、輸精管功能。缺血預處理、后處理及聯合處理已成為當前減輕IRI研究中熱點問題，缺血預處理、后處理以及逐步再灌注可減輕睪丸IRI，有可能對睪丸扭轉具有重要的保護作用，相信隨著研究的深入，人們對缺血不同處理方式對睪丸扭轉保護機制將會有更深入的認識[2]，可望最終達到改善或逆轉睪丸IRI，保護生精功能的目的。

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Advances in ischemic preconditioning, postconditioning and combined treatment in testicular schemia reperfusion injury of rats

ZHANG Xiaoying1,2, LYU Faqin1, TANG Jie1
Aviation General Hospital, Beijing 100012, China;2Chinese PLA General Hospital, Beijing 100853, China

TANG Jie. Email: txiner@vip.sina.com

Testicular torsion is one of the most common emergencies during puberty, which can induce ischemia reperfusion njury that not only affects the torsion side but also the non-torsion part with the worst results in infertility. Whether preconditioning, postconditioning and combined treatment have an effect on testicular ischemia reperfusion injury or not will be reviewed in this article.

Testicular torsion; ischemic reperfusion injury; preconditioning; postconditioning; combined treatment

R 445

A

2095-5227(2015)09-0960-03

10.3969/j.issn.2095-5227.2015.09.028

時間：2015-05-26 10:02

http://www.cnki.net/kcms/detail/11.3275.R.20150526.1002.002.html

2015-02-10

國家自然科學基金項目(81071279)

Supported by the National Natural Science Foundation of China(81071279)

張小英，女，在讀博士，副主任醫師，副教授。Email: xiaoyingzhang6731@aliyun.com

唐杰，男，主任醫師，教授，博士生導師，主任。Email: xiner@vip.sina.com