缺血预处理、后处理及联合处理对鼠睾丸缺血再灌注损伤的应用研究进展

张小英，吕发勤，唐 杰

航空总医院，北京 100012；2解放军总医院，北京 100853

缺血预处理、后处理及联合处理对鼠睾丸缺血再灌注损伤的应用研究进展

张小英1,2，吕发勤1，唐 杰1

航空总医院，北京 100012；2解放军总医院，北京 100853

睾丸扭转是青春期男性常见急症之一，其引起的缺血再灌注损伤不仅影响扭转侧还影响健侧，严重者导致不育。本文就缺血预处理、后处理及联合处理对睾丸缺血再灌注损伤的影响研究进展进行综述。

睾丸扭转；缺血再灌注损伤；预处理；后处理；联合处理

睾丸扭转是泌尿系常见急诊之一，即使解除扭转，其缺血再灌注损伤仍可影响健侧及扭转侧生精能力[1-2]。睾丸扭转缺血严重程度和随后损伤程度决定其不育严重度。现将缺血不同处理方式在睾丸扭转缺血再灌注损伤(ischemic eperfusion injury，IRI)中的应用进展综述如下。

1 缺血预处理概念及其在睾丸IRI应用

缺血预处理(ischemic preconditioning，IPreC)是指机体脏器在缺血之前先经短暂多次缺血／再灌注刺激，诱导机体产生内源性保护物质，促使脏器对随后二次有害刺激产生耐受或适应，可明显减轻随后的IRI，为生物界普遍存在的一种内源性自我保护现象。

目前的研究发现，机体的不同组织如脑、肝、心脏、肌肉、小肠、肾、视网膜等均存在着这种缺血预处理现象，可对相关脏器产生保护作用[3-8]。Duru等[5]将大鼠右侧睾丸逆时针扭转720°，缺血15 ～ 60 min，复位后于2 ～ 6周再扭转720°，可显著降低睾丸组织丙二醛水平(malondialdehyde，MDA)，减轻睾丸损伤。Sahinkanat等[9]采用多种时间组合缺血预处理方式，使大鼠睾丸缺血180 min后切除睾丸，观察生化和组织改变，探讨预处理对缺血睾丸保护作用，较以前其他研究使用缺血时间更长。睾丸组织病理学结果提示，所有缺血预处理组织损伤评分均减少，和对照组相比有显著差异；但是结果显示仅3次循环10 min缺血/10 min再灌注组，MDA和一氧化氮(nitrous oxide，NO)都下降，说明缺血预处理不同时间间隔及循环次数对睾丸IRI的保护作用存在差异，除可通过增强睾丸组织抗氧化能力来减轻睾丸随后IRI外，可能还通过其他机制。Shimizu等[10]利用8周龄大鼠，采用3次循环5 min缺血/5 min再灌注预处理模式，随后缺血60 min，再灌注120 min，较以前其他研究增加了再灌注环节。结果显示，缺血预处理可减轻睾丸组织病变，降低MDA、8一羟基脱氧鸟苷、髓过氧化物酶水平(myeloperoxidase，MPO)及热休克蛋白70mRNA表达，改善睾丸组织氧化应激损伤及嗜中性粒细胞浸润，减轻细胞凋亡，从而改善睾丸IRI，对睾丸产生保护作用。最近Gozen等[11]采用3次循环5 min缺血/5 min再灌注预处理方式，使用血管夹夹闭大鼠睾丸蒂致缺血180 min，然后再灌注60 min模式。IPreC明显降低了这种脂质过氧化水平、MPO活性、总的抗氧化能力(total antioxidative，TAC)、总氧化状态(total oxidative status，TOS)、氧化应激指数水平(oxidative stress index，OSI)，睾丸组织病理生精水平明显提高，IPreC可能通过激活KATP通道提高组织抗氧化能力，改善睾丸IRI，Rho激酶抑制剂保留了IPreC在睾丸IRI效果。

但Ceylan等[12]却有不同的观点，他认为预先给予不同预处理时间(分别5 min或10 min缺血/10 min再灌注，3次循环的10 min缺血/10 min再灌注，随后缺血90 min)，大鼠左侧睾丸扭转顺时针720°，缺血90 min，随后切除睾丸分析组织NO、黄嘌呤氧化酶、MPO、超氧化物歧化酶水平(superoxide，SOD)，与单纯缺血组相比，不同时间的缺血预处理后，两组睾丸组织NO、黄嘌呤氧化酶、MPO、SOD，睾丸间质水肿、充血、出血、生精小管破坏程度均无显著差异，故认为缺血预处理并未减轻睾丸缺血性损伤。但是此实验仅提示缺血预处理早期对睾丸没有保护作用，但其缺血预处理晚期保护作用没有阐述。

2 缺血后处理概念及其在睾丸IRI应用

缺血后处理(ischemic post-conditioning，IPostC)是指组织、脏器长期缺血后再经过一系列短暂的几次再灌注/缺血过程，启动缺血组织、脏器内源性保护机制，从而减轻组织、脏器IRI。

IPostC最初的提出是因Zhao等[13]于2003年在研究犬心脏的缺血再灌注模型时发现心肌在左前降支阻塞60 min，再灌注3 h前对心脏进行3个短暂循环的再灌注30 s/缺血30 s，比对照组梗死面积缩小了44%，改善心功能，减轻缺血再灌注引起的心肌损伤，证实缺血后处理和预处理一样可以有效降低心肌梗死范围并保护内皮功能。后处理在再灌注早期调节了血流动力学，减轻内皮水肿和损伤。研究表明[6-7,13-14]，缺血后处理对肝、肾、肢体、肺、脑、肠黏膜等缺血性损伤均存在保护性作用，不仅在动物实验中，在临床应用上也取得令人鼓舞的结果。缺血后处理启动保护机制涉及两个阶段：被动和主动。被动阶段：通过逐步再灌注启动减少氧化自由基和线粒体Ca2+超载释放；主动阶段：再灌注损伤通过内源性刺激剂如腺苷鸦片类和一些不明确内源性物质激活包括细胞内磷酸肌醇3激酶(PI3K)-蛋白激酶B(Akt)，细胞外信号调节激酶(ERK-1/2激活)补救激酶系统(reperfusion injury salvage kinase，RISK)。后处理介导激活PI3激酶-Akt及其下游靶点内皮型一氧化氮合成酶(eNOS)，随后eNOS限制线粒体渗透转换孔(mitochondrial permeability transition pore，mPTP)开放，保护缺血组织和脏器。这种内源性保护机制在不同种属，不同脏器中都均存在。

Shimizu等[10,14]采用先缺血60 min，再进行5次循环10 s再灌注/10 s缺血后处理模式，然后再灌注120 min，可使大鼠睾丸组织8-羟基脱氧鸟苷、热休克蛋白70mRNA表达降低，减轻由氧化应激导致的DNA损伤，减少细胞凋亡；另外他们使用8周龄大鼠右侧精索血管夹闭，后处理循环次数及时间对睾丸IRI保护进行探讨。首次证实IPostC通过降低MAD及MPO水平，对扭转侧及对侧睾丸均有保护作用，并证实3次循环10 s再灌注/10 s缺血后处理方式最有效[15]。Ozkisacik等[16-17]采用大鼠左侧睾丸逆时针扭转1 080°致缺血4 h，再灌注60 min[16-17]，采用不同再灌注/缺血后处理，立即处死或再灌注60 d，观察后处理短期和长期保护作用。短期结果显示，在本研究中减少了再灌注损伤突发反应性氧化物水平和减轻组织损害，其保护作用内源性物质水平提高，尤其在10次循环5 s再灌注/5 s缺血组，后处理干预组作用更明显。长期结果显示，后处理通过减少嗜中性粒细胞的浸润，巨嗜细胞聚集，避免了再灌注损伤第二阶段，减轻再灌注后期阶段睾丸萎缩，这些都是再灌注损伤后处理及其保护机制[18]。Minutoli等[19]通过把大鼠右侧睾丸血管夹闭60 min，观察后处理对睾丸IRI早期和晚期保护作用。结果表明，IPostC通过抑制促有丝分裂蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPKs)、细胞因子和核转录因子κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)增加，增加IκB-α表达，减轻睾丸组织损伤，对睾丸早期IRI有保护作用，晚期IPostC没有减轻睾丸扭转引起IRI，IR激活了凋亡机制，引起严重病理损伤，导致生精能力受损。

预处理和后处理有很多共同点，都是影响了线粒体通道转换孔开放(mPTP)[20]。两者之间根本差异是应用时机及其影响不同。预处理促使缺血组织或脏器首先做出适应性变化，提高组织对随后长时间缺血的耐受性，后处理没有启动机体这样生化或分子效果。后处理促发介导和影响因子释放在灌注早期是活跃的，但在预处理适应性改变发生在缺血之前或缺血期间。现有数据表明，预处理和后处理有相同的生理和细胞保护表现[21]，对其触发保护机制尚在探讨之中。

3 联合处理概念及其在睾丸IRI应用

缺血预处理、后处理及联合处理目前已证实在心脏、肺、脑及脊髓等脏器中使用，具有协同作用[6,22-23]。联合处理组SOD活性明显升高，MPO和MDA明显降低，但也有研究表明，在心肌缺血再灌注损伤中，联合处理并不能协同起到阻止由缺血再灌注损伤引起LDH和CK升高的保护作用，对缺血再灌注损伤没有协同作用，可能IPreC和IPostC存在相同的信号传导机制。Naparus等[24]在离体人体肌肉中使用mPTP拮抗剂观察乏氧预处理和后处理及联合处理对肌肉乏氧损伤影响，结果表明，IPreC和IPostC可能关闭mPTP通道共同作用机制，保护了肌肉乏氧或再氧化损害，联合处理不能提供额外的保护作用。但也有的研究表明，联合处理对缺血再灌注损伤器官起到了协同保护作用。目前尚未见联合处理在睾丸扭转缺血再灌注损伤研究中应用报道。

4 睾丸扭转后的逐步再灌注概念及其在睾丸IRI应用

逐步再灌注是指缺血组织、脏器在再灌注早期采用低流速或低压灌注以减轻组织、脏器再灌注损伤的方法。其中逐步复位为睾丸逐步再灌注模式之一。Akçora等[25]采用逐步复位方式：将一组大鼠左侧睾丸扭转720°，维持2 h，复位360°，维持20 min，然后再完全复位。结果表明，与直接完全复位相比，逐步复位虽不能显著降低患侧睾丸组织MDA水平，但可增加SOD、谷胱甘肽过氧化物酶活性(glutathione peroxidase，GSH-Px)，减轻睾丸组织受损程度。逐步复位通过逐渐增加睾丸血流，避免直接完全复位导致的睾丸组织氧含量丰富血流突然增加，从而减少自由基的产生，减轻睾丸IRI。

睾丸扭转后IRI是不可避免的，可影响健侧、患侧睾丸以及附睾、输精管功能。缺血预处理、后处理及联合处理已成为当前减轻IRI研究中热点问题，缺血预处理、后处理以及逐步再灌注可减轻睾丸IRI，有可能对睾丸扭转具有重要的保护作用，相信随着研究的深入，人们对缺血不同处理方式对睾丸扭转保护机制将会有更深入的认识[2]，可望最终达到改善或逆转睾丸IRI，保护生精功能的目的。

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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

时间：2015-05-26 10:02

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

2015-02-10

国家自然科学基金项目(81071279)

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

张小英，女，在读博士，副主任医师，副教授。Email: xiaoyingzhang6731@aliyun.com

唐杰，男，主任医师，教授，博士生导师，主任。Email: xiner@vip.sina.com