褐藻糖胶保护内皮糖萼并减轻心肌缺血再灌注后的微血管阻塞

《Microvascular Research》：Fucoidan preserves endothelial glycocalyx and reduces microvascular obstruction after myocardial ischemia-reperfusion

　　

引言：缺血再灌注（I/R）损伤诱导微血管阻塞（MVO）。内皮糖萼（eGC）对于维持微血管稳态至关重要。褐藻糖胶（FCD），一种硫酸乙酰肝素模拟物，可能保护eGC。本研究探讨了FCD是否在心肌I/R后保护eGC并减轻MVO。方法：利用Langendorff装置灌注离体大鼠心脏，并分配至四个组：假手术组（S），用Krebs–Henseleit（KH）溶液灌注80分钟；假手术+FCD组（S+F），在最后40分钟添加FCD；I/R组，包括10分钟灌注、30分钟全全球无血流缺血和40分钟再灌注；以及I/R+FCD组（I/R+F），与I/R组处理相同，并在整个再灌注期间给予FCD。结果：与单独I/R组相比，在再灌注期间给予FCD显著减少了MVO。透射电子显微镜显示I/R+F组中eGC得到保护。FCD处理显著减少了毛细血管周水肿。此外，在早晚期再灌注中，I/R+F组的亚硝酸盐水平显著升高。结论：FCD通过保护eGC、减少毛细血管周水肿和恢复一氧化氮生物利用度，减轻了心肌I/R损伤后的MVO。

**论文解读：褐藻糖胶通过保护内皮糖萼减轻心肌缺血再灌注后的微血管阻塞**

**研究背景**
ST段抬高型心肌梗死（STEMI）仍是全球发病率和死亡率的主要原因。尽管再灌注策略（尤其是直接经皮冠状动脉介入治疗）的广泛应用显著改善了临床结局，但缺血再灌注（I/R）损伤在血运重建成功后仍会引发额外的心肌损伤。值得注意的是，即使心外膜冠状动脉血流迅速恢复，微血管阻塞（MVO）仍可能发生。炎症激活、活性氧（ROS）过度生成和内皮功能障碍是MVO发病机制的关键环节。大量证据表明，MVO的存在与STEMI后不良左心室重构和死亡率增加密切相关。然而，尽管MVO具有明确预后意义，目前尚无针对其预防或治疗的特定策略。

内皮糖萼（eGC）是一层富含糖胺聚糖的结构，锚定于膜结合蛋白聚糖上，覆盖血管内皮（包括冠状动脉微循环）的管腔面。硫酸乙酰肝素是该结构中最丰富的糖胺聚糖之一。实验和临床研究均表明，I/R损伤可诱导eGC脱落，导致内皮屏障完整性破坏、血管通透性增加、白细胞粘附和活化增强，以及剪切应力介导的一氧化氮（NO）生物利用度受损。这些变化可能共同促进STEMI后MVO的发生。

褐藻糖胶（FCD）是一种来源于褐藻的硫酸化多糖，具有明确的抗炎和抗氧化特性。重要的是，它与硫酸乙酰肝素共享关键的理化特征，包括高度硫酸化和负电荷密度，因此被描述为功能性硫酸乙酰肝素模拟物。一些初步研究报告了FCD在I/R损伤后可能有助于保护血管功能。本研究旨在评估在心肌I/R模型中，FCD给药是否通过保护eGC来减轻MVO。

**主要技术方法**
研究人员采用Langendorff装置对离体大鼠心脏进行恒压灌注。雄性Wistar-Hannover大鼠（n=40，8周龄，体重250–300 g）来自圣保罗大学Ribeir?o Preto医学院。心脏随机分为四组：假手术组（S）、假手术+FCD组（S+F）、缺血再灌注组（I/R）和缺血再灌注+FCD组（I/R+F）。FCD（0.1 mg/mL）在再灌注全程给予。MVO通过硫代黄素-S荧光染色评估；心肌梗死面积通过2,3,5-三苯基氯化四氮唑（TTC）染色测定；eGC厚度和毛细血管周水肿通过透射电子显微镜（TEM）结合Alcian蓝染色观察；eGC脱落标志物（syndecan-1和hyaluronan）通过酶联免疫吸附测定（ELISA）检测；NO生物利用度通过Griess反应检测亚硝酸盐水平间接估算。未使用全血或炎性细胞，排除了循环炎症细胞和凝血因子的影响。

**研究结果**

**1. 微血管阻塞（MVO）与心肌梗死面积**
与假手术组（S组3.37±1.20%，S+F组5.40±1.87%）相比，I/R组MVO百分比显著升高（36.44±9.60%，p=0.001和p=0.002）。FCD处理显著降低了I/R+F组的MVO（9.53±2.17%，与I/R组相比p=0.008），表明FCD对I/R诱导的MVO具有保护作用。在梗死面积方面，I/R组（20.28±5.61%）显著高于S组（1.35±0.48%，p=0.01）和S+F组（3.06±0.85%，p=0.005）；I/R+F组梗死面积略有减少（11.86±3.48%），但未达统计学显著性（p=0.316）。

**2. 内皮糖萼脱落**
eGC脱落标志物——syndecan-1（SDC-1）和hyaluronan（HYAL）——在I/R组早期再灌注时显著升高（SDC-1: 3.69 vs. 0.19 ng/mL, p=0.025; HYAL: 240.00 vs. 7.38 ng/mL, p<0.0001），表明I/R诱导eGC降解。I/R+F组SDC-1水平较I/R组有所降低（2.53 vs. 3.69 ng/mL），但差异无统计学意义（p=0.414）；HYAL水平两组相似（p=0.994）。TEM显示I/R组eGC广泛脱落甚至几乎完全丢失，而I/R+F组eGC结构基本保存。eGC厚度在I/R组显著减小（0.02±0.01 μm），而I/R+F组（0.84±0.08 μm）显著大于I/R组（p<0.001），与假手术组相当。

**3. 血管通透性与心肌水肿**
H&E染色显示I/R组明显间质水肿，左心室游离壁厚度显著增加（2.85±0.43 mm vs. S组2.09±0.20 mm, p=0.002）；I/R+F组游离壁厚度（2.40±0.27 mm）和室间隔厚度（1.98±0.42 mm）均较I/R组有所降低，但未达统计学显著性（p=0.088和p=0.089）。TEM进一步显示I/R组明显的毛细血管周水肿，最大血管外扩散距离（MEVDD）显著增加（0.86 μm vs. S组0.25 μm, p<0.0001），毛细血管腔横截面积显著减小（6.02±0.71 μm² vs. S组63.31±20.37 μm², p=0.027）。I/R+F组MEVDD较I/R组显著降低（0.33 μm, p=0.003），毛细血管腔面积（48.86±16.30 μm²）与假手术组相比无统计学差异（p>0.05），表明FCD减轻了毛细血管周水肿并防止了毛细血管受压。

**4. 心肌损伤标志物与一氧化氮生物利用度**
在早期再灌注（5 min）时，I/R+F组冠状动脉流出液中肌酸激酶同工酶MB（CK-MB）活性显著高于I/R组（374±121 U/L vs. 208±34 U/L, p=0.01），提示FCD处理的微循环更通畅，促进了CK-MB的洗脱。亚硝酸盐水平在I/R+F组显著高于I/R组，早期再灌注时为2.34±0.18 μM vs. 0.98±0.11 μM（p=0.002），晚期再灌注时为1.66±0.19 μM vs. 0.87±0.07 μM（p=0.021）。此外，在晚期再灌注时S+F组亚硝酸盐水平也高于S组（1.28±0.14 μM vs. 0.76±0.22 μM, p=0.005），进一步支持FCD对NO信号的影响。

**讨论与结论**
本研究证明FCD在I/R损伤后对冠状动脉微循环具有保护作用。FCD减少了MVO百分比，保护了冠状动脉微循环中eGC的完整性，维持了血管通透性，并增加了NO生物利用度。在心肌I/R后，eGC破坏导致血管通透性增加和血管周水肿、中性粒细胞粘附和迁移增强、血小板粘附和血栓形成，以及剪切应力依赖性NO释放减少。这些机制共同导致I/R后解剖性和功能性MVO。

由于心脏用Krebs溶液灌注，该模型排除了循环炎症细胞的参与，因此研究推断eGC保护可能是FCD保护效应的主要机制。FCD作为硫酸乙酰肝素模拟物，可能通过减少eGC降解或促进其修复来发挥作用。此外，FCD可能通过抗氧化作用减少ROS对NO的降解，从而提高NO生物利用度。还需要进一步研究阐明FCD增加NO生物利用度的确切机制。

**结论**：本研究证实，褐藻糖胶通过保护内皮糖萼、限制毛细血管周水肿和增加一氧化氮生物利用度，减轻了心肌缺血再灌注损伤后的微血管阻塞。通过这两种机制，FCD减轻了I/R损伤后MVO的解剖性和功能性成分。