移植物缺血及再灌注损伤（

缺血及再灌注在器官移植中是不可避免的。器官移植过程中，从器官的采摘、储存到手术后开放循环，是一个典型的缺血及再灌注过程。供器官的缺血及再灌注过程可被视为无抗原刺激的非免疫学因素作用过程，因此，研究其间基因表达的变化是寻找慢性移植物失功始动因素的重要途径。

1．在肾脏IR　I研究中的应用　肾脏对缺血再灌注损伤十分敏感，严重时可以直接导致肾脏急性功能衰竭。IRI研究中最常用的实验动物模型是大鼠和小鼠，通常采用夹闭单侧或双侧肾蒂后再灌注的方法，观察肾脏不同部位组织细胞的病理改变。Yoshida等的实验中将大鼠双侧肾蒂夹闭30min，然后分别灌注1d，2d，3d，4d后取肾组织进行病理学和基因水平的检测。Supavekin等将Swiss－Webster小鼠左侧肾蒂用动脉夹夹闭45min，右侧肾作为正常对照组，然后分别灌注0h，3h，12h，24h后取肾组织进行检测分析。另外还有少量实验采用切除一侧肾脏，同时夹闭另一侧肾动脉的方法进行类似的观察。在这些动物实验中肾脏夹闭的时间（即缺血的时间）和灌注后取样的时间点（即再灌注的时间）上有较大的差异，不同小组根据各自的研究目的和参照目标而设定，所以彼此之间的结果尤其是基因表达的变化难以进行相互的比对。

目前利用基因芯片研究肾脏IRI损伤的研究报道已有大约7篇，从不同侧面反映了肾脏组织在IRI过程中基因水平的改变。实验结果显示，IRI早期主要是抗损伤因子的表达，如细胞保护和修复因子、抗凋亡因子等；随着再灌注时间的延长损伤因子开始上调。单侧或双侧肾蒂夹闭一定时间后再灌注不同时间取肾脏观测到的基因也有类似的变化。

2．在胰腺IRI研究中的应用　胰腺移植可以解决胰岛素分泌异常或胰腺癌切除术后病人胰腺功能的重建。据统计自1966年以来世界上完成各种类型的胰腺移植已超过2万余例，近年胰腺移植的3年和5年有功能存活率分别超过85%和80%。免疫排斥是造成移植术后胰腺功能丧失而导致胰腺移植手术失败的主要原因。

缺血及再灌注损伤作为影响移植后器官功能的重要早期因素备受关注。2002年，德国一个研究小组用大鼠胰腺缺血及再灌注损伤模型，进行了胰腺组织缺血再灌注损伤靶基因筛查。实验中用基因芯片检测比较正常胰腺与单独灌注、单独缺血和缺血及再灌注胰腺组织中大鼠基因表达谱的差异，结果显示，单独缺血时，变化最显著的是核糖体蛋白的上调和与cyclin　B细胞周期相关的S15．24基因的下调，这提示细胞周期的抑制在缺血过程中占有重要作用。缺血及再灌注的胰腺表现出感染反应的发生：前感染转录4个因子AP－1，NF－KB，EGR－1，Z－F9上调。

一个重要的干预因素是缺血预处理。狭义的预处理指的是在短期缺血应激机体组织对随后更长时间缺血及再灌注损伤产生明显保护作用的一种适应性机制，广义指的是一种内源性保护机制就像青霉素过敏患者的“脱敏”疗法。Csonka等得出结论预处理可以有效将低缺血及再灌注损伤中NO的含量，但是也有人发现移植器官时是否进行预处理，缺血及再灌注后基因芯片检测基因变化相似，因此，预处理的使用现在仍无定论。

3．在心脏IRI研究中的应用　人们认识最早且研究最多的是心脏缺血及再灌注损伤这过程涉及许多物质和离子通道，其中包括细胞凋亡相关蛋白和一些代谢的酶，还包含了伴侣素亚单位E。缺血及再灌注还可以有效的抑制代谢的酶如线粒体腺苷三磷酸酶和乌头酸酶，从而影响线粒体进而导致细胞的凋亡和坏死。

经典的缺血及再灌注损伤的模型是钳夹左前降支冠状动脉一定时间，然后在灌注的不同时相取材。从解剖结构来讲，心脏的左冠状动脉前降支沿前室间沟下行，绕过心尖切迹达后室间沟下部，常与右冠状动脉的后室间支相吻合。前室间支分布于左、右心室前壁的一部分和室间隔的前部。它是心脏最重要的单支血管，因此阻断这支血管可以有效地达到心肌缺血的目的。对于移植的动物模型来讲，心脏移植技术也是相对成熟的。

研究证明，缺血预处理对于心脏有明显的保护作用。预处理后Wistar大鼠基因的改变是主要有伴侣素E亚单位，阴离子交换蛋白2，金属硫蛋白ê上调；过氧化物酶－增殖体活化受体C和甜菜碱同型半胱氨酸甲基转移酶下调；缺血预处理后狗的基因改变是上调选择素E、基质金属蛋白酶9和肿瘤坏死因子2A。

从上面结果可以看出，在接受缺血预处理后起保护作用的分子明显上调，反之则被抑制。但是其中过氧化物酶－增殖体活化受体C的变化存在着种属差异，其在猪缺血及再灌注模型中未发挥保护作用；由于选用实验对象的不同，相关基因的变化有所差异，因此这些结果应用于临床还待进一步商讨。

4．在脑IRI研究中的应用　脑是一个对缺氧最敏感的器官，它的活动主要依靠葡萄糖的有氧氧化提供能量，8min的缺血即可使脑细胞产生不可逆转的损伤。缺血性脑血管病一直是威胁人类健康的重大疾病之一，减轻缺血造成的脑损害是各国科学家研究的热点。

营养大脑的动脉主要有大脑前动脉、大脑后动脉、大脑中动脉。临床脑缺血损伤病例主要是发生大脑中动脉的受阻，所以在进行脑缺血及再灌注损伤的研究时，仅需通过夹闭大脑中动脉观察局部脑组织缺血和再灌注后的改变。Guo等利用基因芯片技术研究脑缺血损伤，结果显示，即早基因和热休克蛋白在大脑中动脉夹闭30min后出现上调，之后感染、凋亡、细胞骨架和代谢相关基因的上调。下调的基因是离子通道基因和神经转导受体基因。猴的大脑中动脉夹闭后，有10%的基因发生改变，上调的基因是信号转导基因、细胞周期基因、代谢基因、压力反应基因和DNA修复相关基因。其中一个重要基因是类胰岛素生长因子（IGF－1），在心脏缺血及再灌注时，它通过保持心肌组织中线粒体和核DNA的比例，保证心肌细胞完整，减少水肿的发生，从而提高了心肌的功能。在脊髓受到缺血再灌注损伤时，它可以通过调节增加Bcl2xL蛋白和降低Bax蛋白达到保护脊髓的作用。总之，类胰岛素生长因子－1在不同器官的缺血及再灌注损伤中都起到了细胞保护作用。