張小英，呂發(fā)勤，唐 杰

航空總醫(yī)院，北京 100012；2解放軍總醫(yī)院，北京 100853

缺血預(yù)處理、后處理及聯(lián)合處理對鼠睪丸缺血再灌注損傷的應(yīng)用研究進(jìn)展

張小英1,2，呂發(fā)勤1，唐 杰1

航空總醫(yī)院，北京 100012；2解放軍總醫(yī)院，北京 100853

睪丸扭轉(zhuǎn)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(zhuǎn)側(cè)還影響健側(cè)，嚴(yán)重者導(dǎo)致不育。本文就缺血預(yù)處理、后處理及聯(lián)合處理對睪丸缺血再灌注損傷的影響研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

睪丸扭轉(zhuǎn)；缺血再灌注損傷；預(yù)處理；后處理；聯(lián)合處理

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

1 缺血預(yù)處理概念及其在睪丸IRI應(yīng)用

缺血預(yù)處理(ischemic preconditioning，IPreC)是指機(jī)體臟器在缺血之前先經(jīng)短暫多次缺血／再灌注刺激，誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生內(nèi)源性保護(hù)物質(zhì)，促使臟器對隨后二次有害刺激產(chǎn)生耐受或適應(yīng)，可明顯減輕隨后的IRI，為生物界普遍存在的一種內(nèi)源性自我保護(hù)現(xiàn)象。

目前的研究發(fā)現(xiàn)，機(jī)體的不同組織如腦、肝、心臟、肌肉、小腸、腎、視網(wǎng)膜等均存在著這種缺血預(yù)處理現(xiàn)象，可對相關(guān)臟器產(chǎn)生保護(hù)作用[3-8]。Duru等[5]將大鼠右側(cè)睪丸逆時(shí)針扭轉(zhuǎn)720°，缺血15 ～ 60 min，復(fù)位后于2 ～ 6周再扭轉(zhuǎn)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(shí)間組合缺血預(yù)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(yù)處理對缺血睪丸保護(hù)作用，較以前其他研究使用缺血時(shí)間更長。睪丸組織病理學(xué)結(jié)果提示，所有缺血預(yù)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(jié)果顯示僅3次循環(huán)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(yù)處理不同時(shí)間間隔及循環(huán)次數(shù)對睪丸IRI的保護(hù)作用存在差異，除可通過增強(qiáng)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(jī)制。Shimizu等[10]利用8周齡大鼠，采用3次循環(huán)5 min缺血/5 min再灌注預(yù)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(huán)節(jié)。結(jié)果顯示，缺血預(yù)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(dá)，改善睪丸組織氧化應(yīng)激損傷及嗜中性粒細(xì)胞浸潤，減輕細(xì)胞凋亡，從而改善睪丸IRI，對睪丸產(chǎn)生保護(hù)作用。最近Gozen等[11]采用3次循環(huán)5 min缺血/5 min再灌注預(yù)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(zhì)過氧化水平、MPO活性、總的抗氧化能力(total antioxidative，TAC)、總氧化狀態(tài)(total oxidative status，TOS)、氧化應(yīng)激指數(shù)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(diǎn)，他認(rèn)為預(yù)先給予不同預(yù)處理時(shí)間(分別5 min或10 min缺血/10 min再灌注，3次循環(huán)的10 min缺血/10 min再灌注，隨后缺血90 min)，大鼠左側(cè)睪丸扭轉(zhuǎn)順時(shí)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?nèi)毖M相比，不同時(shí)間的缺血預(yù)處理后，兩組睪丸組織NO、黃嘌呤氧化酶、MPO、SOD，睪丸間質(zhì)水腫、充血、出血、生精小管破壞程度均無顯著差異，故認(rèn)為缺血預(yù)處理并未減輕睪丸缺血性損傷。但是此實(shí)驗(yàn)僅提示缺血預(yù)處理早期對睪丸沒有保護(hù)作用，但其缺血預(yù)處理晚期保護(hù)作用沒有闡述。

2 缺血后處理概念及其在睪丸IRI應(yīng)用

缺血后處理(ischemic post-conditioning，IPostC)是指組織、臟器長期缺血后再經(jīng)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(nèi)源性保護(hù)機(jī)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(shí)發(fā)現(xiàn)心肌在左前降支阻塞60 min，再灌注3 h前對心臟進(jìn)行3個(gè)短暫循環(huán)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(shí)缺血后處理和預(yù)處理一樣可以有效降低心肌梗死范圍并保護(hù)內(nèi)皮功能。后處理在再灌注早期調(diào)節(jié)了血流動力學(xué)，減輕內(nèi)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(hù)性作用，不僅在動物實(shí)驗(yàn)中，在臨床應(yīng)用上也取得令人鼓舞的結(jié)果。缺血后處理啟動保護(hù)機(jī)制涉及兩個(gè)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(nèi)源性刺激劑如腺苷鴉片類和一些不明確內(nèi)源性物質(zhì)激活包括細(xì)胞內(nèi)磷酸肌醇3激酶(PI3K)-蛋白激酶B(Akt)，細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK-1/2激活)補(bǔ)救激酶系統(tǒng)(reperfusion injury salvage kinase，RISK)。后處理介導(dǎo)激活PI3激酶-Akt及其下游靶點(diǎn)內(nèi)皮型一氧化氮合成酶(eNOS)，隨后eNOS限制線粒體滲透轉(zhuǎn)換孔(mitochondrial permeability transition pore，mPTP)開放，保護(hù)缺血組織和臟器。這種內(nèi)源性保護(hù)機(jī)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(jìn)行5次循環(huán)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(dá)降低，減輕由氧化應(yīng)激導(dǎo)致的DNA損傷，減少細(xì)胞凋亡；另外他們使用8周齡大鼠右側(cè)精索血管夾閉，后處理循環(huán)次數(shù)及時(shí)間對睪丸IRI保護(hù)進(jìn)行探討。首次證實(shí)IPostC通過降低MAD及MPO水平，對扭轉(zhuǎn)側(cè)及對側(cè)睪丸均有保護(hù)作用，并證實(shí)3次循環(huán)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(cè)睪丸逆時(shí)針扭轉(zhuǎn)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(hù)作用。短期結(jié)果顯示，在本研究中減少了再灌注損傷突發(fā)反應(yīng)性氧化物水平和減輕組織損害，其保護(hù)作用內(nèi)源性物質(zhì)水平提高，尤其在10次循環(huán)5 s再灌注/5 s缺血組，后處理干預(yù)組作用更明顯。長期結(jié)果顯示，后處理通過減少嗜中性粒細(xì)胞的浸潤，巨嗜細(xì)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(hù)機(jī)制[18]。Minutoli等[19]通過把大鼠右側(cè)睪丸血管夾閉60 min，觀察后處理對睪丸IRI早期和晚期保護(hù)作用。結(jié)果表明，IPostC通過抑制促有絲分裂蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPKs)、細(xì)胞因子和核轉(zhuǎn)錄因子κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)增加，增加IκB-α表達(dá)，減輕睪丸組織損傷，對睪丸早期IRI有保護(hù)作用，晚期IPostC沒有減輕睪丸扭轉(zhuǎn)引起IRI，IR激活了凋亡機(jī)制，引起嚴(yán)重病理損傷，導(dǎo)致生精能力受損。

預(yù)處理和后處理有很多共同點(diǎn)，都是影響了線粒體通道轉(zhuǎn)換孔開放(mPTP)[20]。兩者之間根本差異是應(yīng)用時(shí)機(jī)及其影響不同。預(yù)處理促使缺血組織或臟器首先做出適應(yīng)性變化，提高組織對隨后長時(shí)間缺血的耐受性，后處理沒有啟動機(jī)體這樣生化或分子效果。后處理促發(fā)介導(dǎo)和影響因子釋放在灌注早期是活躍的，但在預(yù)處理適應(yīng)性改變發(fā)生在缺血之前或缺血期間?，F(xiàn)有數(shù)據(jù)表明，預(yù)處理和后處理有相同的生理和細(xì)胞保護(hù)表現(xiàn)[21]，對其觸發(fā)保護(hù)機(jī)制尚在探討之中。

3 聯(lián)合處理概念及其在睪丸IRI應(yīng)用

缺血預(yù)處理、后處理及聯(lián)合處理目前已證實(shí)在心臟、肺、腦及脊髓等臟器中使用，具有協(xié)同作用[6,22-23]。聯(lián)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(lián)合處理并不能協(xié)同起到阻止由缺血再灌注損傷引起LDH和CK升高的保護(hù)作用，對缺血再灌注損傷沒有協(xié)同作用，可能IPreC和IPostC存在相同的信號傳導(dǎo)機(jī)制。Naparus等[24]在離體人體肌肉中使用mPTP拮抗劑觀察乏氧預(yù)處理和后處理及聯(lián)合處理對肌肉乏氧損傷影響，結(jié)果表明，IPreC和IPostC可能關(guān)閉mPTP通道共同作用機(jī)制，保護(hù)了肌肉乏氧或再氧化損害，聯(lián)合處理不能提供額外的保護(hù)作用。但也有的研究表明，聯(lián)合處理對缺血再灌注損傷器官起到了協(xié)同保護(hù)作用。目前尚未見聯(lián)合處理在睪丸扭轉(zhuǎn)缺血再灌注損傷研究中應(yīng)用報(bào)道。

4 睪丸扭轉(zhuǎn)后的逐步再灌注概念及其在睪丸IRI應(yīng)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(fù)位為睪丸逐步再灌注模式之一。Ak?ora等[25]采用逐步復(fù)位方式：將一組大鼠左側(cè)睪丸扭轉(zhuǎn)720°，維持2 h，復(fù)位360°，維持20 min，然后再完全復(fù)位。結(jié)果表明，與直接完全復(fù)位相比，逐步復(fù)位雖不能顯著降低患側(cè)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(fù)位通過逐漸增加睪丸血流，避免直接完全復(fù)位導(dǎo)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(chǎn)生，減輕睪丸IRI。

睪丸扭轉(zhuǎn)后IRI是不可避免的，可影響健側(cè)、患側(cè)睪丸以及附睪、輸精管功能。缺血預(yù)處理、后處理及聯(lián)合處理已成為當(dāng)前減輕IRI研究中熱點(diǎn)問題，缺血預(yù)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(zhuǎn)具有重要的保護(hù)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(zhuǎn)保護(hù)機(jī)制將會有更深入的認(rèn)識[2]，可望最終達(dá)到改善或逆轉(zhuǎn)睪丸IRI，保護(hù)生精功能的目的。

參考文獻(xiàn)

1 Turner TT， Brown KJ. Spermatic cord torsion： loss of spermatogenesis despite return of blood flow［J］. Biol Reprod，1993， 49（2）：401-407.

2 Karaguzel E， Kadihasanoglu M， Kutlu O. Mechanisms of testicular torsion and potential protective agents［J］. Nat Rev Urol， 2014， 11（7）：391-399.

3 Murry CE， Jennings RB， Reimer KA. Preconditioning with ischemia： a delay of lethal cell injury in ischemic myocardium［J］. Circulation， 1986， 74（5）：1124-1136.

4 Hansen PR， Thibault H， Abdulla J. Postconditioning during primary percutaneous coronary intervention： a review and meta-analysis［J］. Int J Cardiol， 2010， 144（1）： 22-25.

5 Duru FI， Olabiyi O， Noronha CC， et al. Brief ischaemia reduces testicular lipid peroxidation following subsequent ischaemia： an evidence for ischaemic preconditioning［J］. Nig Q J Hosp Med，2008， 18（3）： 149-152.

6 楊泳， 張家衡， 柯有力， 等. 預(yù)處理并后處理對肺移植缺血再灌注肺損傷的影響［J］. 臨床肺科雜志， 2014， 19（10）： 1813-1815.

7 Wang N， Lu JG， He XL， et al. Effects of ischemic postconditioning on reperfusion injury in rat liver grafts after orthotopic liver transplantation［J］. Hepatol Res， 2009， 39（4）： 382-390.

8 Minutoli L， Antonuccio P， Squadrito F， et al. Effects of polydeoxyribonucleotide on the histological damage and the altered spermatogenesis induced by testicular ischaemia and reperfusion in rats［J］. Int J Androl， 2012， 35（2）： 133-144.

9 Sahinkanat T， Ozkan KU， Tolun FI， et al. The protective effect of ischemic preconditioning on rat testis［J］. Reprod Biol Endocrinol，2007， 5：47.

10 Shimizu S， Saito M， Kinoshita Y， et al. Ischemic preconditioning and post-conditioning to decrease testicular torsion-detorsion injury［J］. J Urol， 2009， 182（4）： 1637-1643.

11 Gozen A， Demiryurek S， Taskin A， et al. Protective activity of ischemic preconditioning on rat testicular ischemia： effects of Y-27632 and 5-hydroxydecanoic acid［J］. J Pediatr Surg， 2013，48（7）： 1565-1572.

12 Ceylan H， Yüncü M， Armut?u F， et al. Effects of early phase of preconditioning on rat testicular ischemia［J］. Urol Int， 2005， 74（2）：166-172.

13 Zhao ZQ， Corvera JS， Halkos ME， et al. Inhibition of myocardial injury by ischemic postconditioning during reperfusion： comparison with ischemic preconditioning［J］. Am J Physiol Heart Circ Physiol， 2003， 285（2）： H579-H588.

14 Shimizu S， Saito M， Dimitriadis F， et al. Protective effect of ischaemic post-conditioning on ipsilateral and contralateral testes after unilateral testicular ischaemia-reperfusion injury［J］. Int J Androl， 2011， 34（3）： 268-275.

15 Maslov LN， Mrochek AG， Hanus L， et al. The phenomenon of ischemic postconditioning of the heart［J］. Neurosci Behav Physiol，2014， 44（4）： 384-394.

16 Ozkisacik S， Yazici M， Gursoy H， et al. The effects of short-interval postconditioning in preventing testicular ischemia-reperfusion injury in rats［J］. J Pediatr Surg， 2011， 46（3）： 546-550.

17 Ozkisacik S， Erdem AO， Durmaz O， et al. The long-term protective effects of short-interval postconditioning in testicular ischemiareperfusion injury in rats［J］. J Pediatr Surg， 2012， 47（4）：743-746.

18 Tu YP， Chen SC， Liu YH， et al. Postconditioning with far-infrared irradiation increases heme oxygenase-1 expression and protects against ischemia/reperfusion injury in rat testis［J］. Life Sci， 2013，92（1）： 35-41.

19 Minutoli L， Irrera N， Squadrito F， et al. Effects of ischaemic postconditioning on the early and late testicular damage after experimental testis ischaemia-reperfusion［J］. Andrology， 2014， 2（1）：76-82.

20 Cohen MV， Downey JM. Signalling pathways and mechanisms of protection in pre- and postconditioning： historical perspective and lessons for the future［J］. Br J Pharmacol， 2015， 172（8）：1913-1932.

21 Lacerda L， Somers S， Opie LH， et al. Ischaemic postconditioning protects against reperfusion injury via the SAFE pathway［J］. Cardiovasc Res， 2009， 84（2）： 201-208.

22 Manintveld OC， Hekkert Mt， Van der Ploeg NT， et al. Interaction between pre- and postconditioning in the in vivo rat heart［J］. Exp Biol Med （Maywood）， 2009， 234（11）：1345-1354.

23 楊新紅，李艷，王曉紅，等.缺血預(yù)處理和后處理聯(lián)合應(yīng)用在心肌缺血再灌注損傷中的保護(hù)作用［J］.中國心臟起搏與心電生理雜志，2009，23（3）：277-278.

24 Naparus A， Ashrafpour H， Huang N， et al. Combination of hypoxic preconditioning and postconditioning does not induce additive protection of ex vivo human skeletal muscle from hypoxia/ reoxygenation injury［J］. J Cardiovasc Pharmacol， 2012， 60（4）：347-356.

25 Ak?ora B， Altu? ME， Balci A， et al. Gradual detorsion of torsioned rat testis attenuates ischemia reperfusion injury［J］. J Pediatr Surg，2008， 43（10）： 1879-1884.

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(shí)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(xué)基金項(xiàng)目(81071279)

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

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

唐杰，男，主任醫(yī)師，教授，博士生導(dǎo)師，主任。Email: xiner@vip.sina.com