缺血再灌注损伤（ischemia-reperfusion injury, IRI）是机体组织、器官灌注不足引发组织、器官出现缺血样改变，当组织、器官再次获得充分血流灌注时，其损伤状态未能得到改善，反而损伤持续加重，最终导致坏死的疾病，常见于移植后皮瓣及肝、肾、脑等器官。目前IRI的发病机制尚未充分阐明，既往研究发现，活性氧（reactive oxygen species, ROS）是IRI的发病因素之一，ROS可刺激IRI组织释放磷脂酶A2、肿瘤坏死因子-α（tumour necrosis factor α, TNF-α）、白介素-1β（interleukin-1β, IL-1β）、干扰素-γ（interferon-γ, IFN-γ）、血管紧张素II等促炎物质，诱导黄嘌呤氧化酶（xantheine oxidase, XO）和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate, NADPH）氧化酶系统，加重局部氧化应激和炎症反应，同时ROS参与细胞凋亡、自噬、坏死，进而对IRI组织造成继发性损伤。本文综述了ROS对IRI皮瓣的影响及中药干预研究进展，以为开发新的治疗干预手段提供参考。

随着人们生活水平不断提高，私家车保有量和交通运输业的迅猛发展，高能量开放性大面积损伤发生风险也随之呈现上升趋势。除大面积皮肤缺失外，高能量开放性损伤常合并皮下组织（如肌腱、神经、血管、骨骼等）外露或断裂。皮瓣移植是整形修复外科解决大面积皮肤缺失、组织外露最有效和常用的技术之一。缺血再灌注损伤（ischemia-reperfusion injury, IRI）是目前整形修复外科及器官移植领域的研究热点，也是皮瓣移植术后最常见、最严重的并发症[1-2]。若IRI处理不及时、不恰当，可引起皮瓣坏死，导致手术失败[3]。研究表明，调控活性氧（reactive oxygen species, ROS）释放可改善皮瓣缺血再灌注损伤（flap ischemia-reperfusion injury, FIRI），中药可通过调控ROS起到抑制皮瓣坏死、提高皮瓣存活率的作用。本文总结了ROS释放在IRI中的作用及中药干预研究进展，以期为药物防治FIRI提供参考。

1 IRI概述

IRI是指某种原因导致组织灌注不足，引发组织缺血性改变，当组织再次获得充分血流灌注时，组织缺血状态未能得到改善，反而损伤进一步加重，最终导致缺血再灌注组织坏死。FIRI是由于术中皮瓣组织灌注不足，术后血供恢复，皮瓣损伤进一步加重，最终导致皮瓣坏死。IRI发病机制复杂且尚未完全明确，但ROS的产生是包括骨骼肌、心脏、肾脏和皮瓣在内的多种组织器官IRI的主要原因[4-6]。

IRI引起的组织损伤分为早期缺血损伤和再灌注损伤。早期缺血性损伤起初由缺氧和营养不足引起。当早期缺血存在较长时间后，细胞代谢产物被保留并引起代谢性酸中毒。当血供重建时，局部炎症和ROS生成增加，导致继发性损伤。细胞反应依赖于组织损伤的严重程度，长期IRI引起的细胞损伤可导致细胞凋亡、自噬、坏死[7-9]。较短的IRI时间可以激活细胞存活程序来控制ROS生成和细胞损伤[10]。不同的IRI发病途径可能导致不同的细胞死亡机制。

2 ROS在IRI中的作用

血栓形成、中性粒细胞浸润、毛细血管狭窄、内皮功能障碍、细胞因子和促炎物质的释放通过再灌注触发产生ROS。ROS主要产生于线粒体中，包括氧自由基（如超氧阴离子自由基、羟基自由基）和非自由基氧化剂（如过氧化氢、一氧化氮、脂质氢过氧化物、过氧基自由基）[11]。这些自由基与ROS结合，形成了重要的活性氧化还原剂，在许多细胞内和细胞外过程中发挥关键作用，参与了细胞损伤相关的多个过程，如能量耗尽、凋亡、坏死和炎症。近年研究发现，邻近线粒体释放ROS触发ROS诱导ROS释放（ROS induced ROS-release, RIRR）是一种新机制，这一过程可能导致线粒体功能障碍和细胞死亡增加，同时，ROS的产生还涉及黄嘌呤氧化酶（xanthine oxidase, XO）和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate, NADPH）氧化酶系统，这些系统表现出复杂的串扰机制[12-13]。一个系统的激活会导致其他系统的激活，致使ROS水平进一步升高[14-15]。此外，包括RIRR的连锁反应必须终止，以防止损伤不必要的细胞。XO系统、NADPH氧化酶系统和线粒体电子传递链广泛参与肠、肺、心、脑、肌肉、肝、胰腺、胃和肾等器官的氧化应激[16]。XO的活性伴随着ROS的产生，在组织灌注不足状态下，黄嘌呤脱氢酶由于较低水平的腺苷三磷酸（adenosine triphosphate, ATP）而转换为黄嘌呤氧化还原酶；当组织灌注恢复后，XO与O2反应介导次黄嘌呤转化为黄嘌呤和尿酸，进而引起更激烈的氧化应激[17-18]。NADPH氧化酶系统在IRI中产生ROS，当缺血组织恢复血流灌注后，组织释放多种化学介质，如磷脂酶A2、肿瘤坏死因子-α（tumour necrosis factor α, TNF-α）、白介素-1β（interleukin-1β, IL-1β）、干扰素-γ（interferon-γ, IFN-γ）和血管紧张素II，进而激活NADPH氧化酶，其中，磷脂酶A2的释放诱导血小板活化因子产生，导致组织中血栓烷和白三烯水平升高，促进局部炎症反应 [19-20]。在再灌注阶段，ROS引起灌注不足组织氧化应激，导致血管内皮细胞功能障碍、DNA损伤、局部氧化应激和炎症反应。炎症级联和氧化应激反应又可引起细胞因子风暴，导致细胞结构损伤和死亡[7]。因此，阻断或减少ROS产生可有效减轻IRI引起的组织损伤和细胞死亡[21-22]。

3 ROS在皮瓣IRI中的作用

皮瓣坏死是修复重建手术最常见的术后并发症之一，其限制了皮瓣移植术的临床应用[23]。增强随机皮瓣活力，抑制远端坏死，对扩大随机皮瓣的临床应用范围具有重要的现实意义。皮瓣坏死是一系列病理生理作用的结果。皮瓣血供主要来自皮瓣蒂上的血管网，血管生成从皮瓣蒂向远端开始[24]。当术中横切血管蒂时，皮瓣开始发生缺血性损伤[25]。新生血管形成后，随机皮瓣发生IRI。血供恢复和再灌注产生大量ROS和中性粒细胞，这些ROS和中性粒细胞会释放一系列炎症因子如白细胞介素，从而诱导炎症级联反应[13]。其中，ROS诱导的氧化应激进一步诱导细胞因子风暴，导致严重的继发性损伤 [7, 13]。细胞中90%的ROS均由线粒体产生，由于ROS过度产生和（或）抗氧化剂防御活性降低，导致线粒体活性氧（mitochondrial reactive oxygen species, mtROS）产生和去除之间的不平衡，引起氧化应激，从而导致氧化损伤影响多种细胞成分，如脂质、DNA和蛋白质[26]。Kim等研究发现，微血管中ROS过量产生可能损害血管生成，并导致伤口延迟愈合[27]。Li等研究发现，缺血皮瓣诱导的ROS启动溶酶体功能障碍，进而引发细胞焦亡，诱导细胞坏死，最终导致皮瓣坏死[28]。焦亡可导致炎症因子释放，炎症因子激活促炎免疫介质，触发一系列放大的炎症反应[29]。清除ROS、抑制ROS诱导的一系列损伤程序可增强随机皮瓣活力，促进皮瓣存活。皮瓣修复后血液再灌注时，皮瓣内ROS逐渐增多，造成抗氧化物不断消耗和累积，产生超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）、丙二醛（malondialdehyde, MDA）等氧化产物，进一步导致细胞结构和功能破坏[30]。其中，SOD是一种抗氧化酶，是氧自由基的自然天敌，可通过与超氧阴离子发生发应，达到清除ROS、保护细胞免受损伤的作用[31-32]；MDA是ROS的脂质过氧化物，是体内自由基与脂质发生过氧化反应的终产物，具有细胞毒性[33-34]。

皮瓣移植后的IRI损伤程度、皮瓣存活情况受诸多因素影响，ROS为主导因素。IRI后的皮瓣组织中大量累积的ROS直接攻击移植后皮瓣局部组织细胞，进而导致皮瓣局部组织内血管内皮细胞衰老、凋亡。同时，大量累积的ROS通过刺激组织释放磷脂酶A2、TNF-α、IL^-1β、IFN-γ和血管紧张素II激活NADPH氧化酶，引起皮瓣组织内炎症级联反应，使得移植后皮瓣组织被大量活化的炎症细胞浸润，且ROS还可影响皮瓣新生微血管重建，导致新生微循环损伤，在FIRI中发挥重要作用。

4 中药单体调控ROS表达干预IRI皮瓣

中药具有抗炎、抗氧化、消肿止痛、活血化瘀的作用，可促进血管再生和创面愈合。淫羊藿苷是从淫羊藿中分离提取的黄酮类化合物，魏德华等研究发现，淫羊藿苷可调控氧化应激指标水平，上调SOD、谷胱甘肽水平，下调MDA水平，抑制血清炎症因子IL-10、TNF-α释放，起到缓解氧化应激和炎症反应、减轻腹部皮瓣IRI、提高随意移植皮瓣存活面积及存活率的作用 [35]。水晶兰苷是从巴戟天提取出来的环烯醚萜苷类化合物，具有抗炎、镇痛的作用[36]。Wang等研究发现，水晶兰苷可减少细胞内ROS释放，恢复线粒体膜电位，抑制氧化应激诱导的线粒体功能障碍，提高骨髓内皮祖细胞的迁移和血管的形成，并通过凋亡和自噬阻止叔丁基过氧化氢诱导的程序性细胞死亡，保护细胞凋亡和自噬，促进体内创面愈合，是防治FIRI的潜在药物[37]。水苏碱是主要来自于益母草的苯并呋喃酮生物碱，具有抗炎、抗氧化应激的作用[38-39]。Zhou等研究发现，水苏碱可抑制舒尼替尼损伤的人脐静脉内皮细胞凋亡和ROS生成，发挥促进血管生成、抗氧化应激的作用，是一种潜在缓解FIRI的药物 [40]。木犀草素是一种来自青兰、紫苏、菊花和金银花等中药的黄酮类化合物，具有保护血管、抗炎、抗氧化等多种药理作用，同时可改善多器官的IRI[41]。Chen等研究发现，木犀草素可增加磷酸肌醇激酶/蛋白激酶B（PI3K/Akt）的激活，清除ROS的细胞毒性作用，提高抗氧化酶的表达水平，保护皮肤角质细胞免受ROS诱导损伤，提高皮瓣存活率，改善IRI[6]。上述中药成分通过不同途径调节氧化应激、抑制炎症反应、保护细胞免受氧化损伤，从而在IRI治疗中发挥重要作用，有望改善IRI的临床症状和减轻组织损伤。

5 小结

IRI引起的组织、器官后续损伤对IRI的早预防、早发现、早治疗提出了巨大的挑战。目前IRI的发生机制尚未明确，尤其是FIRI仍停留在氧化应激、炎症反应、细胞凋亡层面，线粒体、细胞分子相关研究仍处于起步阶段，相关信号通路、分子调节机制的探讨也刚刚开始。氧化应激是当前国内外医学领域的研究热点之一，ROS攻击细胞造成细胞衰老、损伤和凋亡，直接影响移植后皮瓣愈合，而ROS作为氧化应激关键因子与FIRI相关性研究相对较少，因此，探索ROS对FIRI及愈合的影响具有重要意义。

目前预防FIRI的方法主要包括预缺血处理、局部低温及加热预处理、低氧及高压氧预处理及其他辅助治疗技术等。药物缓解FIRI处于上升阶段，中医药缓解FIRI更需要投入较多研究力度。当前FIRI相关研究仍多处于动物和细胞实验阶段，所涉及的炎症、氧化应激反应及细胞通路传导有待进一步探究。未来可在循证医学指导下开展大样本临床研究，并利用分子生物学和网络药理学等技术，深入探索ROS在FIRI中的作用机制，加强中医药有效成分及作用机制研究，为临床治疗FIRI提供参考依据。

1.Pu CM, Chen YC, Chen YC, et al. Interleukin-6 from adipose-derived stem cells promotes tissue repair by the increase of cell proliferation and hair follicles in ischemia/reperfusion-treated skin flaps[J]. Mediators Inflamm, 2019, 2019: 2343867. DOI: 10.1155/2019/2343867.

2.Jahn N, Völker MT, Laudi S, et al. Analysis of volatile anesthetic-induced organ protection in simultaneous pancreas-kidney transplantation[J]. J Clin Med, 2022, 11(12): 3385. DOI: 10.3390/jcm11123385.

3.Chen Z, Wu H, Yang J, et al. Activating parkin-dependent mitophagy alleviates oxidative stress, apoptosis, and promotes random-pattern skin flaps survival[J]. Commun Biol, 2022, 5(1): 616. DOI: 10.1038/s42003-022-03556-w.

4.González-Montero J, Brito R, Gajardo AI, et al. Myocardial reperfusion injury and oxidative stress: therapeutic opportunities[J]. World J Cardiol, 2018, 10(9): 74-86. DOI: 10.4330/wjc.v10.i9.74.

5.Liu H, Wang W, Weng X, et al. The H3K9 histone methyltransferase G9a modulates renal ischemia reperfusion injury by targeting Sirt1[J]. Free Radic Biol Med, 2021, 172: 123-135. DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2021.06.002.

6.Chen G, Shen H, Zang L, et al. Protective effect of luteolin on skin ischemia-reperfusion injury through an AKT-dependent mechanism[J]. Int J Mol Med, 2018, 42(6): 3073-3082. DOI: 10.3892/ijmm.2018.3915.

7.Ornellas FM, Ornellas DS, Martini SV, et al. Bone marrow-derived mononuclear cell therapy accelerates renal ischemia-reperfusion injury recovery by modulating inflammatory, antioxidant and apoptotic related molecules[J]. Cell Physiol Biochem, 2017, 41(5): 1736-1752. DOI: 10.1159/000471866.

8.Ling Q, Yu X, Wang T, et al. Roles of the exogenous H2S-mediated SR-a signaling pathway in renal ischemia/ reperfusion injury in regulating endoplasmic reticulum stress-induced autophagy in a rat model[J]. Cell Physiol Biochem, 2017, 41(6): 2461-2474. DOI: 10.1159/000475915.

9.Torosyan R, Huang S, Bommi PV, et al. Hypoxic preconditioning protects against ischemic kidney injury through the IDO1/kynurenine pathway[J]. Cell Rep, 2021, 36(7): 109547. DOI: 10.1016/j.celrep.2021.109547.

10.Duerr GD, Wu S, Schneider ML, et al. CpG postconditioning after reperfused myocardial infarction is associated with modulated inflammation, less apoptosis, and better left ventricular function[J]. Am J Physiol Heart Circ Physiol, 2020, 319(5): H995-H1007. DOI: 10.1152/ajpheart.00269.2020.

11.Bhargava P, Schnellmann RG. Mitochondrial energetics in the kidney[J]. Nat Rev Nephrol, 2017, 13(10): 629-646. DOI: 10.1038/nrneph.2017.107.

12.Zorov DB, Juhaszova M, Sollott SJ. Mitochondrial reactive oxygen species (ROS) and ROS-induced ROS release[J]. Physiol Rev, 2014, 94(3): 909-950. DOI: 10.1152/physrev.00026.2013.

13.Wu MY, Yiang GT, Liao WT, et al. Current mechanistic concepts in ischemia and reperfusion injury[J]. Cell Physiol Biochem, 2018, 46(4): 1650-1667. DOI: 10.1159/000489241.

14.Daiber A. Redox signaling (cross-talk) from and to mitochondria involves mitochondrial pores and reactive oxygen species[J]. Biochim Biophys Acta, 2010, 1797(6-7): 897-906. DOI: 10.1016/j.bbabio.2010.01.032.

15.Dikalov S. Cross talk between mitochondria and NADPH oxidases[J]. Free Radic Biol Med, 2011, 51(7): 1289-1301. DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2011.06.033.

16.Granger DN, Kvietys PR. Reperfusion injury and reactive oxygen species: the evolution of a concept[J]. Redox Biol, 2015, 6: 524-551. DOI: 10.1016/j.redox.2015.08.020.

17.Battelli MG, Bortolotti M, Bolognesi A, et al. Pro-aging effects of xanthine oxidoreductase products[J]. Antioxidants (Basel), 2020, 9(9): 839. DOI: 10.3390/antiox9090839.

18.Shibuya S, Watanabe K, Ozawa Y, et al. Xanthine oxidoreductase-mediated superoxide production is not involved in the age-related pathologies in Sod1-deficient mice[J]. Int J Mol Sci, 2021, 22(7): 3542. DOI: 10.3390/ijms22073542.

19.Jung HY, Oh SH, Ahn JS, et al. NOX1 inhibition attenuates kidney ischemia-reperfusion injury via inhibition of ROS-mediated ERK signaling[J]. Int J Mol Sci, 2020, 21(18): 6911. DOI: 10.3390/ijms21186911.

20.Cedro RCA, Menaldo DL, Costa TR, et al. Cytotoxic and inflammatory potential of a phospholipase A2 from Bothrops jararaca snake venom[J]. J Venom Anim Toxins Incl Trop Dis, 2018, 24: 33. DOI: 10.1186/s40409-018-0170-y.

21.Kamarauskaite J, Baniene R, Trumbeckas D, et al. Caffeic acid phenethyl ester protects kidney mitochondria against ischemia/reperfusion induced injury in an in vivo rat model[J]. Antioxidants (Basel), 2021, 10(5): 747. DOI: 10.3390/antiox10050747.

22.Xie M, Cho GW, Kong Y, et al. Activation of autophagic flux blunts cardiac ischemia/reperfusion injury[J]. Circ Res, 2021, 129(3): 435-450. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA. 120.318601.

23.Li J, Bao G, ALyafeai E, et al. Betulinic acid enhances the viability of random-pattern skin flaps by activating autophagy[J]. Front Pharmacol, 2019, 10: 1017. DOI: 10.3389/fphar.2019.01017.

24.Zhao YG, Zhang H. Autophagosome maturation: an epic journey from the ER to lysosomes[J]. J Cell Biol, 2019, 218(3): 757-770. DOI: 10.1083/jcb.201810099.

25.Liu H, Chen J, Luo W, et al. Vascular anatomy and clinical application of type Ⅲ perforator flap based on the oblique branch of lateral circumflex femoral artery[J]. Zhongguo Xiu Fu Chong Jian Wai Ke Za Zhi, 2022, 36(1): 92-97. DOI: 10.7507/1002-1892.202108131.

26.Tirichen H, Yaigoub H, Xu W, et al. Mitochondrial reactive oxygen species and their contribution in chronic kidney disease progression through oxidative stress[J]. Front Physiol, 2021, 12: 627837. DOI: 10.3389/fphys. 2021.627837.

27.Kim YS, Lee HY, Jang JY, et al. Redox treatment ameliorates diabetes mellitus-induced skin flap necrosis via inhibiting apoptosis and promoting neoangiogenesis[J]. Exp Biol Med (Maywood), 2021, 246(6): 718-728. DOI: 10.1177/1535370220974269.

28.Li J, Lou J, Yu G, et al. Targeting TFE3 protects against lysosomal malfunction-induced pyroptosis in random skin flaps via ROS elimination[J]. Front Cell Dev Biol, 2021, 9: 643996. DOI: 10.3389/fcell.2021.643996.

29.Wu C, Lu W, Zhang Y, et al. Inflammasome activation triggers blood clotting and host death through pyroptosis[J]. Immunity, 2019, 50(6): 1401-1411. e4. DOI: 10.1016/j.immuni.2019.04.003.

30.Taverne YJ, Bogers AJ, Duncker DJ, et al. Reactive oxygen species and the cardiovascular system[J]. Oxid Med Cell Longev, 2013, 2013: 862423. DOI: 10.1155/2013/862423.

31.Zhao Y, Zhang Y, Kong H, et al. Carbon dots from paeoniae radix alba carbonisata: hepatoprotective effect[J]. Int J Nanomedicine, 2020, 15: 9049-9059. DOI: 10.2147/IJN.S281976.

32.Balendra V, Singh SK. Therapeutic potential of astaxanthin and superoxide dismutase in Alzheimer's disease[J]. Open Biol, 2021, 11(6): 210013. DOI: 10.1098/rsob.210013.

33.Dudzińska E, Gryzinska M, Ognik K, et al. Oxidative stress and effect of treatment on the oxidation product decomposition processes in IBD[J]. Oxid Med Cell Longev, 2018, 2018: 7918261. DOI: 10.1155/2018/7918261.

34.Jové M, Mota-Martorell N, Pradas I, et al. The advanced lipoxidation end-product malondialdehyde-lysine in aging and longevity[J]. Antioxidants (Basel), 2020, 9(11): 1132. DOI: 10.3390/antiox9111132.

35.魏德华, 刘珑玲, 曾御, 等. 淫羊藿苷缓解腹部皮瓣缺血再灌注损伤模型大鼠的作用及机制研究[J]. 现代生物医学进展, 2022, 22(6): 1024-1027, 1017. [Wei DH, Liu LL, Zeng Y, et al. Effect and mechanism of icariin in alleviating ischemia-reperfusion injury of abdominal flap in rats[J]. Progress in Modern Biomedicine, 2022, 22(6): 1024-1027, 1017.] DOI: 10.13241/j.cnki.pmb.2022.06.005.

36.黄清霞, 覃川娴, 何泽源, 等. 巴戟天化学成分、药理作用及质量标志物预测分析[J]. 中华中医药学刊, 2022, 40(7): 251-258. [Huang QX, Qin CX, He ZY, et al. Chemical components and pharmacological action of bajitian (radix morindae officinalis) and predictive analysis on Q-marker[J]. Chinese Archives of Traditional Chinese Medicine, 2022, 40(7): 251-258.] DOI: 10.13193/j.issn.1673-7717.2022.07.060.

37.Wang C, Mao C, Lou Y, et al. Monotropein promotes angiogenesis and inhibits oxidative stress-induced autophagy in endothelial progenitor cells to accelerate wound healing[J]. J Cell Mol Med, 2018, 22(3): 1583-1600. DOI: 10.1111/jcmm.13434.

38.张燕, 崔欣萍, 王文全, 等. pH对水培益母草水苏碱生物合成影响的生理机制研究[J]. 中国中药杂志, 2022, 47(20): 5502-5507. [Zhang Y, Cui XP, Wang WQ, et al. Effects of pH value on stachydrine biosynthesis of hydroponic Leonurus japonicus and its physiological mechanism[J]. China Journal of Chinese Materia Medica, 2022, 47(20): 5502-5507.] DOI: 10.19540/j.cnki.cjcmm.20220712.101.

39.王乙晴. 基于网络药理学探讨水苏碱抗氧化应激作用[D]. 长春: 吉林大学, 2022. [Wang YQ. Based on network pharmacology to explore antioxidant stress effect of stachydrine[D]. Changchun: Jilin University, 2022.] DOI: 10.27162/d.cnki.gjlin.2022.001290.

40.Zhou F, Liu F, Liu J, et al. Stachydrine promotes angiogenesis by regulating the VEGFR2/MEK/ERK and mitochondrial-mediated apoptosis signaling pathways in human umbilical vein endothelial cells[J]. Biomed Pharmacother, 2020, 131: 110724. DOI: 10.1016/j.biopha. 2020.110724.

41.孙霁寒, 王兆丹, 孙桂菊, 等. 木犀草素对高血脂症SD大鼠肝脏脂肪变性及抗氧化水平的影响[J]. 食品工业科技, 2019, 40(11): 308-312, 317. [Sun JX, Wang ZD, Sun GJ, et al. Effect of luteolin on liver fatty degeneration and antioxidation in hyperlipemia SD rats[J]. Science and Technology of Food Industry, 2019, 40(11): 308-312, 317.] DOI: 10.13386/j.issn1002-0306.2019.11.051.