硫化氢供体硫氢化钠改善随意型皮瓣微循环灌注与存活率的实验研究

《JPRAS Open》：Sodium Hydrogen Sulfide Enhances Microcirculation and Survival in Random-Pattern Skin Flaps: An Experimental Rat Study

　　

目的：随意型皮瓣（random-pattern skin flap）尽管经过外科技术改良，仍易发生远端缺血和部分坏死。硫化氢（hydrogen sulfide, H?S）是一种内源性气体递质，具有细胞保护和促血管生成特性。本研究评估了硫氢化钠（sodium hydrogen sulfide, NaHS）在大鼠背部随意型皮瓣模型中对其存活率、微血管灌注及组织学结局的影响。 方法：将21只雄性Sprague–Dawley大鼠随机分为对照组、假手术组和NaHS组（每组n=7）。NaHS组于皮瓣制备前连续15天腹腔注射NaHS（200 μg/kg/天）。采用McFarlane模型制备蒂部位于尾侧的9×3 cm背部随意型皮瓣。术后第7天，通过吲哚青绿荧光血管造影客观评估灌注情况；采用半定量评分评估炎症、再上皮化、血管化和胶原组织排列，并通过TUNEL阳性细胞计数定量评估凋亡指数。 结果：与对照组和假手术组相比，NaHS组皮瓣存活面积显著增加，远端坏死明显减少。荧光成像显示NaHS组远端灌注增强且微血管网络更密集。组织学上，NaHS促进了完全再上皮化、有序的胶原结构，并显著增加了血管化程度（p < 0.01），同时显著降低了炎症和细胞凋亡（p < 0.001）。 结论：硫氢化钠通过增强微血管灌注并减轻缺血诱导的炎症和细胞凋亡，改善了随意型皮瓣的存活率。这些发现表明，H?S供体可能成为重建外科中改善缺血性皮瓣存活的潜在药理学策略。

研究背景与目的

随意型皮瓣是整形外科中最常用的重建技术之一，尤其在因创伤、感染或既往手术导致轴型或穿支皮瓣不可用时更为常见。然而，远端缺血和部分坏死仍是其主要挑战，常导致伤口愈合延迟、二次手术和并发症增加。尽管已有多种策略如药物干预、缺血预处理和高压氧被尝试用于改善皮瓣存活，但目前尚无一种理想方法能够稳定地增强远端灌注。硫化氢（H?S）作为继一氧化氮（NO）和一氧化碳（CO）之后的第三种内源性气体递质，已被证实具有强大的细胞保护、抗炎和促血管生成作用，可通过调节PI3K/Akt、ERK1/2和VEGF等多条信号通路发挥作用。基于此，研究人员提出假设：全身性给予硫氢化钠（NaHS）可通过促进血管再生、减轻细胞凋亡和炎症来增强随意型皮瓣的存活率和伤口愈合。该研究旨在评估NaHS对大鼠随意型皮瓣微循环、血管新生和存活率的保护效应。

研究方法与技术

研究人员采用了以下关键技术方法：

1. 1.
   动物模型与分组：从Maltepe大学实验动物中心获取21只健康雄性Sprague-Dawley大鼠，随机分为三组：对照组（不接受任何处理）、假手术组（术前连续15天腹腔注射0.9%生理盐水1 mL/天）和NaHS组（术前连续15天腹腔注射NaHS 200 μg/kg/天）。
2. 2.
   手术技术：采用McFarlane标准模型，在大鼠背部制备蒂部位于尾侧的9×3 cm随意型皮瓣，包含肉膜层，由同一经验丰富的外科医生操作以保证一致性。
3. 3.
   荧光微血管造影：术后第7天，经心内注射吲哚青绿（ICG），使用SPY Elite?荧光成像系统评估皮瓣微循环，由三位盲法整形外科医生按4分量表半定量评估灌注质量。
4. 4.
   组织病理学评估：从皮瓣远端坏死与存活组织交界处取材，经苏木精-伊红（H&E）和马松三色染色后，对炎症、再上皮化、血管化和胶原沉积进行半定量评分。
5. 5.
   TUNEL检测：使用商业试剂盒检测凋亡活性，在五个随机高倍视野中计算TUNEL阳性细胞核百分比作为凋亡指数。

研究结果

大体观察结果：对照组和假手术组皮瓣远端早期即出现坏死，持续至术后第6天无缩小；NaHS组坏死面积明显缩小，远端灌注改善，存活组织向远端延伸更远，表明术前NaHS给药提供了明确的皮瓣保护效应。

微血管造影结果：术后第7天荧光微血管造影显示，对照组和假手术组微血管网络稀疏，分支有限，灌注局限于近端；NaHS组呈现更广泛连续的荧光模式，信号延伸至皮瓣远端边缘，三位盲法评估者一致确认其远端灌注优于其他两组，定量灌注评分显著更高（p < 0.01）。

组织病理学结果：对照组和假手术组表皮缺失，以未成熟肉芽组织为主，可见密集的炎症细胞浸润、间质纤维蛋白沉积、血管淤血和水肿；NaHS组则表现为完全再上皮化、有序的真皮结构、形成良好的血管结构和皮肤附属器，炎症浸润显著减少，胶原束排列更规则。半定量评分显示：NaHS组炎症评分显著低于对照组和假手术组（p < 0.0001），再上皮化评分显著高于其他两组（p < 0.0001），血管化评分显著升高（p = 0.0012 vs. 对照组；p = 0.0044 vs. 假手术组），胶原沉积也显著增加（p = 0.0014）。

TUNEL检测结果：对照组和假手术组在成纤维细胞、脂肪细胞、内皮细胞和炎症细胞中观察到大量TUNEL阳性细胞核，表明广泛的凋亡损伤；NaHS组TUNEL阳性细胞显著减少，表皮和真皮结构保存良好。定量分析显示NaHS组凋亡指数显著低于对照组和假手术组（p < 0.0001），坏死面积百分比也显著降低（p < 0.0001）。

讨论与结论

研究表明，外源性H?S对受损皮瓣具有显著的细胞保护作用。NaHS通过多种机制促进皮瓣存活，包括改善组织灌注、增强组织学血管化、抑制细胞凋亡和维持细胞外基质完整性。这些发现与H?S已知的细胞保护机制一致：H?S通过激活ATP敏感性钾通道诱导血管舒张、通过上调VEGF增强血管新生、通过增加超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶活性减轻氧化应激，并抑制白细胞黏附、减少促炎细胞因子释放和抑制凋亡信号传导。研究结果与现有文献中关于气体递质和其他药物制剂增强皮瓣存活的研究一致，如芹菜素、虫草素、二甲基亚砜以及氢气等均显示出类似的保护效果。

本研究的局限性包括：样本量较小且使用啮齿类动物模型，限制了结果的普适性；7天随访期仅代表早期评估，未涵盖长期重塑或延迟性坏死；未进行VEGF、HIF-1α等关键分子通路的分析；仅评估了术前全身性NaHS给药方案。

结论：在本实验性随意型皮瓣模型中，全身性NaHS给药通过增强微血管灌注、减轻缺血相关的细胞凋亡和炎症、保护组织结构，从而提高了皮瓣存活率和微循环灌注。这些发现支持了基于H?S的策略用于皮瓣保护的潜力。在考虑临床应用之前，仍需进一步研究临床适用的递送系统、优化的给药方案以及在更大规模转化模型中的验证。