基于条件反射的干预策略 (ConBIS)

背景

临床背景 - 缺血相关和炎症状况 心血管疾病的流行对全球人口健康和预期寿命具有巨大的负面影响。 最有害的急性缺血事件是心肌梗塞和中风。 由中风和心肌梗塞等缺血再灌注综合征引起的器官衰竭是全球死亡的主要原因，并带来巨大的社会经济负担。 总体而言，全世界估计有 1700 万人死于心血管疾病（740 万人死于缺血性心脏病，670 万人死于中风）。 尝试改变心血管疾病的危险因素和与生活方式相关的增长很重要，并且在世界某些地区取得了成功，但改善急性和慢性心血管疾病的治疗对于减轻疾病负担至关重要。

在心肌梗死和中风等急性缺血情况下，缺血事件后早期成功恢复组织灌注是减少组织损伤和改善临床结果的最有效策略，但再灌注本身可能会引起进一步的组织损伤，即所谓的再灌注损伤. 尽管再灌注策略随着后勤和药物治疗的改进而不断进步，但即使是最佳的急性再灌注治疗也可能使患者患上慢性缺血性疾病。 实际上，随着急性再灌注治疗的改进，初始存活率有所提高，全球慢性缺血性心脏病患者的数量正在增加（全世界有超过 3500 万人患有心力衰竭）。 总的来说，心力衰竭患者的 5 年生存率低于大多数癌症患者。 然而，开发针对再灌注损伤本身的不利影响的有效药物已被证明是一项挑战。 在缺血再灌注损伤的动物模型中显示出令人信服的效果的几种药理学策略未能转化为临床益处。

慢性缺血性心脏病引起的心力衰竭的一个关键特征是炎症，它与其他炎症性疾病（如炎症性肠病和强直性脊柱炎）有相似的机制。 进一步使人虚弱的是，心力衰竭还对习惯性身体活动和骨骼肌组织健康产生负面影响，对全身新陈代谢和活动能力产生多种不利影响。 这些过程的一个共同的潜在机制特征可能是通过循环小的非编码 RNA（微小 RNA 或 miRNA/miR）进行调节。

科学背景 远程缺血调节 急性心肌梗死预后的主要决定因素是组织损伤的程度（梗塞面积），这不仅取决于缺血的持续时间，还取决于再灌注损伤造成的损伤。 远程缺血调节 (RIC) 是一种减轻再灌注损伤的新治疗方式。 只需使用止血带或简单的血压袖带诱导 3 或 4 个五分钟的肢体缺血和再灌注循环，即可通过 RIC 实现器官保护。 除了少数例外，RIC 在动物模型中一直被证明对心脏、大脑、肾脏、肺和肝脏的缺血再灌注损伤具有强大的保护作用，并且 RIC 已成功转化为临床应用。 RIC 的一个特殊优势是它在目标器官持续缺血期间易于应用，这已在动物模型和人类中得到利用，表明 RIC 可减少不断发展的心肌梗塞和中风期间的损伤。

虽然 RIC 的介质和机制仍有待确定，但 RIC 已被证明可以 1) 诱导细胞保护，2) 改善内皮功能和微循环，以及 3) 改变炎症——心力衰竭背后病理学的所有三个关键参与者——表明潜在的同时抵消参与心力衰竭发展的有害生物过程的强大工具。 RIC 可能具有进一步的潜力，因为心肌梗死后继续 RIC 似乎会在随后的心脏不良重塑过程中诱导持续的益处。 在涉及急性或慢性炎症的其他病症中，抗炎作用可能很重要。

血流受限阻力运动的局部缺血和调节 传统上，运动被分类和实践为对代谢特性有影响的需氧有氧耐力运动或对收缩特性有影响的机械应力阻力运动。 除了局部肌细胞效应外，运动似乎还能促进器官间的分子通讯。 事实上，最近的研究已经证明了传统的锻炼方案能够防止例如运动。 心肌缺血再灌注损伤和改善认知功能，因此有“运动就是医学”的概念。 研究表明，这些远距离效应是由循环介质的肌细胞产生影响远距离器官组织引起的。 与 RIC 类似，运动引起的肌肉器官串扰可能依赖于细胞外囊泡衍生的 miRNA（见下一段）。 支持这一观点的是，高强度传统阻力运动会引起 miR133b 转录增加的发现，因为最近已证明 miR133b 通过转移富含外泌体的细胞外颗粒促进中风后恢复。 然而，高强度的传统运动会导致肌肉损伤，因此可能不适合患有心血管疾病或其他慢性肌肉萎缩疾病的患者进行运动。

作为低强度血流限制性阻力运动 (BFRE) 进行的缺血性阻力运动训练可以提供一种新方法，具有低闭塞压力刺激，仅损害静脉血流而不损害动脉血流。 与 RIC 非常相似，BFRE 以 3-5 个循环（运动组）的形式进行，间隔时间较短。 通过这种机械上非常温和的方法，可以实现类似于高强度传统阻力训练 (TRT) 的肌肉增长，这可能是由于代谢积累的加速或肌肉干细胞的激活。 有趣的是，我们的新结果表明 BFRE 可以在肌肉中调节持久的预处理作用。 由于低强度 BFRE 模拟传统高强度阻力运动（闭塞再灌注）和传统有氧运动（缺氧）的事件，因此可以推测 BFRE 可以促进肌肉中对健康有益的代谢和合成代谢适应。 基于其与 RIC 的相似性，BFRE 也可能影响远端组织并推断远端器官保护。 RIC 和运动方案在何种程度上可能在机制上共享、重叠或不同——并可能发挥附加效应——尚不清楚，但 BFRE 的应用需要非常有前途的临床前景。

微小 RNA 信号循环细胞外囊泡 (EV) 是从几乎所有细胞类型的质膜释放的小颗粒。 这些 EV 似乎在体内充当运输系统，携带大量信号物质，包括 miRNA。 miRNA 也是缺血事件中的效应分子，例如 心肌 miRNA144 (miR144) 水平会因缺血再灌注损伤（IR 损伤）而降低，而 RIC 会减弱这种损伤。 RIC 还诱导循环 EV 水平升高，而富含来自缺氧培养的 MSC 和心肌细胞祖细胞的 miR22 和 miR451 的 EV 可减轻心脏损伤。 潜在地，用加载到 EV 中的特定 miRNA 进行治疗可能会保护患者免受心肌缺血再灌注损伤的急性和慢性影响 [19]。 EV 还被认为含有其他物质，包括与 miRNA 协同作用的抗炎成分，以发挥信号级联的全部作用。

目标 本研究的总体目标是揭示和利用远程缺血调节 (RIC)、高强度传统阻力训练 (TRT) 和低强度血​​流限制阻力训练 (BFRE) 激活内源性器官保护的机制定义它们在长时间恢复期间在缺血再灌注损伤（急性调节）和随后的组织修复（慢性调节）中立即保护器官的适用性的观点。 这一目标将通过研究哪些以及如何共享这些保护机制背后的分子途径以及如何转移以治疗疾病来实现。 特别关注的是 EV 和 miRNA 的作用。 另一个目标是探索有无缺血的运动训练如何抵消肌肉萎缩。

假说

该提案的总体假设是 RIC 和由 BFRE 和 TRT 增强的运动释放循环保护介质，这些介质对 IR 损伤发挥即时保护作用，并在随后的组织重建和慢性炎症条件下促进有益修复。 具体来说，我们将检验以下假设：

1. RIC、BFRE 和 TRT 具有通过共同的 miRNA 信号通路诱导的器官保护和抗炎特性

2. RIC、BFRE 和 TRT 的持久效果可以通过重复治疗实现，慢性效果包括临床相关的抗炎和抗缺血特性：

   1. 改善心力衰竭和慢性缺血性心脏病患者的心室功能并减轻症状（个别子研究，单独的申请已提交给 De Videnskabsetiske Komitéer 并获得批准）。
   2. 对抗心力衰竭患者的肌肉萎缩。
3. 与 TRT 相比，BFRE 是增加肌肉质量、肌肉力量和肌肉功能的更有效手段。
4. 非条件 EV 可以在体外装载 RIC、BFRE 和特定 miRNA，并在静脉注射时对 IR 损伤发挥即时保护作用（未来的子研究）