目的:游离皮瓣移植是临床上皮肤软组织缺损修复的重要手术方式之一,虽然显微外科技术和设备已有较大改进,但临床上仍有病例出现皮瓣坏死。其中,缺血再灌注损伤是导致皮瓣移植术后坏死的重要原因之一。有研究发现,血管内皮细胞增殖具有减轻组织缺血再灌注损伤的作用,而鸢尾素(Irisin)能够促进血管内皮细胞增殖。本课题分别进行临床和动物实验研究,初步阐明内源性和外源性鸢尾素对皮瓣缺血再灌注损伤的保护作用,探讨其与血管内皮细胞增殖的相关性及其作用机制和途径。为进一步将鸢尾素进行治疗皮瓣缺血再灌注损伤的临床应用提供理论基础。方法:1、临床研究部分(第一部分):(1)选取临床上行游离股前外侧皮瓣移植术修复皮肤软组织缺损的患者,记录性别、年龄、身高、体重、腰围、臀围等一般情况,进行运动强度、运动时间、骨骼肌含量、代谢指标等测定。(2)分别在术前、术后第1、3、7天进行血清鸢尾素浓度检测。在游离皮瓣皮瓣断蒂前、通血后即刻、以及术后第1、第3和第7天分别检测游离皮瓣的血流灌注量。分析皮瓣血流灌注情况与各项指标的相关性,分析皮瓣血流恢复率与血清鸢尾素浓度增长率之间的相关性,从而阐明内源性鸢尾素与皮瓣缺血再灌注损伤的关系。2、动物实验部分(第二部分):(1)将150只雌性Sprague Dawley(SD)大鼠随机分为5组,每组30只。A组(生理盐水组):皮瓣缺血再灌注模型(皮瓣游离+夹闭血管蒂)+生理盐水;B组(低剂量鸢尾素组):皮瓣缺血再灌注模型(皮瓣游离+夹闭血管蒂)+鸢尾素(1ng/g);C组(中剂量鸢尾素组):皮瓣缺血再灌注模型(皮瓣游离+夹闭血管蒂)+鸢尾素(2ng/g);D组(高剂量鸢尾素组):皮瓣缺血再灌注模型(皮瓣游离+夹闭血管蒂)+鸢尾素(4ng/g);E组(假手术组):假手术(皮瓣游离+不夹闭血管蒂)+生理盐水。(2)分别在术前、术后第1、3、5、7天进行皮瓣存活面积检测、皮瓣血流灌注检测、皮瓣血管造影、HE染色(微血管)、免疫组化染色(ErG)、Western blot检测(p-Akt/Akt)、RT-PCR 检测(CCNB、CCND1、CCN1、PLK、BuB、Ki67、MYBL2 等增殖基因),比较各组大鼠皮瓣存活率、血流恢复率、血管分布、微血管增生、血管内皮细胞增殖、PI3K/Akt信号通道激活以及内皮细胞增殖相关基因表达等情况,分析外源性鸢尾素与皮瓣缺血再灌注损伤的关系。结果:1、临床研究部分(第一部分):(1)一共选入40例患者,男30例、女10例,年龄18-58岁,平均(35.9±11.2)岁。身体质量指数(BMI)为(22.8±4.8)kg/m2,腰臀比(WHR)为0.84±0.07,骨骼肌含量为(25.32±4.82)kg。甘油三酯(TG)为(1.16±0.44)mmol/L,总胆固醇(TC)为(4.16±0.92)mmol/L,低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)为(1.49±0.93)mmol/L,高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)为(1.41±0.35)mmol/L,空腹血糖(FBG)为(5.38±1.11)mmol/L,糖化血红蛋白(HbA1c)为(5.28±0.89)%。(2)术后1-7天皮瓣血流量总体呈上升趋势,第7天血流灌注恢复率(51.7±50.7)%。术后血清鸢尾素浓度较术前升高,第3天时最高,第7天时略有下降。(3)男性组与女性组在术前鸢尾素水平无显著差异,年龄与血清鸢尾素浓度呈负相关。(4)中、高强度体力活动较低强度体力活动者鸢尾素浓度显著升高,不同体力活动时间对鸢尾素浓度影响较小。(5)血清鸢尾素浓度分别与患者的BMI和WHR指数呈负相关,与骨骼肌含量呈正相关。(6)鸢尾素浓度与FBG和HbA1c均呈负相关,与TG、TC、LDL-C和HDL-C无显著相关。(7)术前鸢尾素浓度与术后7天皮瓣血流灌注恢复率呈正相关,术后第1、3天皮瓣血流恢复率与相应时间血清鸢尾素浓度增长率呈正相关,术后第7天两者无显著相关。2、动物实验部分(第二部分):(1)皮瓣存活面积:A组皮瓣坏死面积最大,E组最少,在鸢尾素组(B、C、D组)中C组显著大于B、D组,B、D组间无显著差异。(2)血流灌注:术后旋髂深血管、后肋间血管、胸背血管3个血管体区ROI区血流灌注E组总体高于其余各组,在鸾尾素组(B、C、D组)中C组从第5天开始血流灌注改善较明显,高于A、B、D组。(3)血管造影:术后7天E组皮瓣血管显影最好,B、C、D组次之,A组最差。其中,B、C、D组旋髂深动脉比A组增长、数量更多,皮瓣远端更为明显,血管体区Choke区也可见更多微血管增生。(4)HE染色:术后7天E组的Choke区微血管密度始终高于其余4组。从术后第5天开始,B、C、D组开始显著增高,并且大于A组,但术后第7天D组与A组之间无显著差异。(5)免疫组化染色:E组Choke区ErG表达总体高于其余4组。从术后第5天开始,B、C、D组Choke区ErG表达开始显著增高,并且大于A组,但术后第7天D组与A组之间无显著差异。(6)Western blot检测:术后第1和3天,5组p-Akt/Akt均无显著差异。第5、7天,B、C、D组p-Akt/Akt 比例高于A和E组;术后第7天,C组p-Akt/Akt 比例显著高于D组,B、D组之间无显著差异,A和E组之间无显著差异。(7)RT-PCR检测:CCNB、CCND1、CCN1、PLK、BuB、Ki67、MYBL2等增殖基因表达,总体上C组在5组中增殖基因表达最高,其余4组之间的差异不稳定。结论:(1)内源性鸢尾素能够减轻游离皮瓣移植术后缺血再灌注损伤、改善皮瓣血流灌注。(2)在缺血再灌注损伤的皮瓣模型中,外源性鸢尾素可增加皮瓣血管密度,改善皮瓣血流灌注量,进而提高皮瓣存活面积,其机制可能与鸢尾素对血管内皮细胞增殖的正性调节作用有关。