Review of Correlation between Ischemia-reperfusion Injury and Pyroptosis
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摘要: 缺血再灌注损伤是由病理因素或治疗方式所致的组织暂时缺血，恢复血流后引起组织损伤，能导致相关器官功能障碍。这种损伤与各器官中相关细胞中发生的炎性损伤密切相关。细胞焦亡是研究发现的形态学上与凋亡相似，伴随炎症反应发生的细胞程序性死亡。近年来多项研究证明缺血再灌注损伤的发病机制可能与细胞焦亡相关。细胞焦亡过程中各种炎症因子活化在此环节中起关键作用。结合文献就细胞焦亡与心、脑、肝脏、肾脏这几个重要脏器的缺血再灌注损伤间的关系作一综述。Abstract: Ischemia-reperfusion injury is temporary tissue ischemia caused by pathological factors or treatments. After restoring blood flow, it causes tissue damage, which can lead to related organ dysfunction. This injury is closely related to the inflammatory injury occurring in the cells in each organ. Pyroptosis is a type of programmed cell death associated with inflammation that is morphologically similar to apoptosis. In recent years, a number of studies demonstrated that the pathogenesis of ischemia-reperfusion injury may be related to pyroptosis. The activation of various inflammatory factors during pyroptosis plays a key role in this process. This paper provides a review on the association between pyroptosis and ischemia-reperfusion injury of heart, brain, liver and kidney.
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Key words:
- Pyroptosis /
- Ischemia-reperfusion injury /
- Caspase-1 /
- Caspase-11 /
- Gasdermin D /
- IL-1 β /
- IL-18
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近年来我国心血管疾病患病率逐步上升，死亡率高居不下[1]。此外，我国心内科医师存在诊疗流程不规范、重点治疗技术掌握不全等问题[2]。为了解决该矛盾，提升心内科医生总体能力水平成了重要的一环。作为心内科医生候补人员的本科实习生们也成为了重点关注对象，但据观察所知，实习生们对心内科知识点掌握较差，个别学生甚至未达临床一般水平，原因主要为心内科的知识点众多，难度大，导致实习学生心内科知识掌握不足，而且传统的教学方法以讲授为主，学生未能充分思考，记忆不够深刻。因此，采用新型更加有效的教学方法至关重要。
随着科技发展，电脑多媒体、线上教学、3D展示等高新技术现已被熟练运用至现代教学中，但作为内核的教学方式却仍延续传统未曾革新。Arky博士也发表过类似言论[3]。授课式教学（lecture-based learning，LBL），即传统教学，是指老师按教学大纲要求编写教案，后以口头叙述、PPT展示等方式向学生们讲解知识点，一种以老师为主体，学生为客体的教学方式。此教学方式因实施方便、重点突出、可大范围推广等特点而广为运用至教学中，但此方式却违背了学生是教学效果的主体呈现者这一核心，未能及时且客观的了解学生的学习效果为其致命缺点。此外美国心理学博士Lucy在《注意力曲线》[4]一书中提到人的注意力与刺激水平呈倒U型曲线， 而丁英超[5]更是在文中以数字的形式为我们讲述此观点，即人的注意力只能专注的集中于某种事物10～20 min，这意味着学生在45 min的课程中超半数时间未能吸取老师向他们所传达的知识，故改变教学模式迫在眉睫。
2002年Michaelsen《team-based learning》一书出版，该书为笔者提供了一种教学模式新思路—小组式教学[6]（team-based learning，TBL）。该教学模式打破了原有以教师教学为主，学生被动接收知识的传统教学思路，将学习的主导权归还学生。具体来说，此教学模式通过将学生随机分为数小组，合力完成老师交付的任务和作业来实现知识学习，又因在此过程中，组内成员互相学习、促进成长、开扩思维，形成组内成员学习的正向反馈，故同时学生们团队协作意识和能力也被加强。但随着TBL被广泛运用，其缺点也逐渐暴露，为此各式各样的教学模式也逐渐被发掘，如以某一案例为切入点对相关知识点层层递进、
逐步剖析的案例式教学[7]（case-based learning，CBL）；以老师所提问题为引导，由学生自行寻找答案的提问式教学[8]（problem-based learning，PBL）；学生们以游戏攻克关卡方式对问题逐步剖析的游戏式教学[9]（game-based learning，GBL）等。尽管如此，单一教学模式的片面性终渐暴露[10]，为此本课题组以临床实习生为研究对象，探讨TBL、PBL与CBL联合教学模式在心内科实习中的应用效果，为培养优质医学生提供新的方法和思路。
1. 对象与方法
1.1 研究对象
研究对象为2021年7月至2022年3月期间2017级同一批次至昆明医科大学第二附属医院的实习生，抽取心血管内科实习的学生80名，后采取简单随机抽样方法对此80名学生进行随机分组，分别为实验组40名（采用TBL、PBL与CBL联合教学模式）和对照组40名（采用传统教学模式）。全体学生均在校内完成了全国高等教学教材《内科学》第9版心血管内科[11]相关知识的学习。
1.2 研究方法
1.2.1 课前准备
2组学生按随机抽样方法进行分组，每6人1组，每组内部推选组长1名，负责调动组员、分配教学任务、收集组员讨论成果，其中实验组组长还要统筹PPT制作。课题组设助理2名，由本科室研究生担任，1名负责教学病例资料分发、组织病例讨论、提供病例讨论辅助；另一名负责问卷调查、理论考核及阅卷，并收集和统计问卷调查结果及理论考核成绩。教师负责按《内科学》第9版循环系统教学大纲从科室现有住院患者中选取极具代表性的经典病例，该病例症状体征典型、实验室及影像学检查已完善，且经全面治疗后生命体征平稳，教师在此实验中起引导、激励、评估、解析作用，并将这些典型病例纳入科室病例库，并提供学生最终考核的试题。
1.2.2 实验组及对照组的区别
实验组为新型教学模式组，采用TBL、PBL与CBL联合教学模式，主要表现为在日常查房、心电图阅读、典型病例讨论、心脏体格检查等方面，联合使用TBL、PBL与CBL教学方法，对照组采用传统教学模式。区别如下，见表1。
表 1 实验组组与对照组的区别Table 1. The differences between the experimental group and the control group组别 日常查房 心电图阅读 典型病例讨论 心脏体格检查 实验组 PBL教学法为主：在日常查房工作中，以提问为主，由教师针对病人提出问题，学生回答，现场不能回答的可以查资料找出答案，第二天查房时回答。 PBL教学法为主：在日常工作中，针对每一份心电图，需要学生先独立给出诊断报告，然后老师修改，给出正确答案。 CBL及TBL教学法为主：教师选取病例，以小组为单位，每周由两名学生负责PPT制作，对疾病发生发展、病因诱因、临床表现、诊断和鉴别诊断、辅助检查、治疗方案等方面进行全方面学习并组内讨论，最后完成PPT制作、演讲，组内其他学生在聆听PPT汇报后进行讨论。最后由老师对学生的PPT内容、演讲技巧等进行评价。每周1次，共3次。 PBL及TBL教学法为主：在日常查房工作中，以小组为单位，由学生独立完成心脏体格检查，其他同学指出错误及补充，教师负责纠正。 对照组 传统教学法为主：在日常查房工作中，以教师讲授为主，由教师针对住院病人进行讲解，传授相关理论及临床知识。 传统教学法为主：在日常工作中，针对每一份心电图，老师负责给学生讲解，给出诊断报告。 传统教学法为主：教师选取病例，制作教学PPT，并向学生讲述该疾病的发生发展、病因诱因、临床表现、诊断和鉴别诊断、辅助检查、治疗方案等相关知识，并对疾病重点理论知识进行总结和提炼，以达到将疾病相关知识点教于学生的目的。每周1次，共3次。 传统教学法为主：在日常查房工作中，教师带领学生完成心脏体格检查。 1.2.3 教学评估
（1）理论考核 完善上述学习后，学生们将进行理论知识考核，该考卷由教师遵循全国高等教学教材《内科学》第9版循环系统教学大纲制作。考核期间考生均应用同一考核标准且避免考生之间相互交流。考核内容包括急性心肌梗死、心力衰竭及心电图阅读等相关知识，考核总分满分为100分，难易度相近、知识点分布均匀；（2）问卷评估 由本课题组以学习兴趣、逻辑思维能力、临床思维能力、自主学习能力、团队协作能力和教学满意度等方面为内容自制问卷，此问卷均在学生结束我科临床教学学习后填写，用于进行实验组和对照组对本教学效果评价调查。
1.2.4 统计学处理
采用SPSS 22.0统计学软件对数据进行统计分析。计数资料用n（%）表示，采用χ2检验；计量资料服从正态分布用（
$\bar x \pm s $ ）表示，采用独立样本t检验，P < 0.05表示差异有统计学意义。2. 结果
2.1 2组学生的考核成绩比较
本课题参与人数80人（传统教学模式组和新型教学模式组各40人），参加考试80人，回收考卷80份，回收率100%。理论考核为包括心力衰竭、心肌梗死、心律失常、高血压等心内科常见多发病的相关知识，共20题，每题5分，满分为100分。心电图考核包括窦性心动过速、房室传导阻滞、心房颤动、心房扑动、室性早搏、室性心动过剩、心室颤动等，共20题，每题5分，满分为100分。心脏体格检查考核参照内科住院医师规范化培训临床技能结业考核打分标准，包括视诊、触诊、叩诊、听诊、人文关怀等内容，满分为100分。考核成绩显示：与传统教学模式组相比，新型教学模式组理论考核成绩较更高[（81.63 ±12.98） vs（66.38 ±16.60） ，P < 0.001）]，心电图考核成绩更高[（83.38 ±9.83）vs（67.50 ±14.54） ，P < 0.001）]，心脏体格检查成绩也更高[（81.58 ±9.07） vs（70.48 ±9.58） ，P < 0.001）]。可认为新型教学模式组的学生比传统教学模式组的学生对 心内科知识点掌握更全面且牢固，见表2。
表 2 实验组和对照组学生考核成绩比较[（$\bar x \pm s $ ），分]Table 2. Comparison of examination results between the experimental group and the control group [（$\bar x \pm s $ )，points]项目 对照组 实验组 t P 理论考核成绩 66.38 ± 16.60 81.63 ± 12.98 4.577 < 0.001* 心电图考核成绩 67.50 ± 14.54 83.38 ± 9.83 5.719 < 0.001* 心脏体格检查成绩 70.48 ± 9.58 81.58 ± 9.07 5.323 < 0.001* *P < 0.05。 2.2 2组学生教学效果问卷调查结果
发放问卷80份，收到有效问卷80份，有效率为100%。调查数据显示，新型教学模式组学生对自身学习积极性及主观能动性、逻辑思维能力、临床思维能力、自主学习能力、PPT制作能力、演讲能力、团队协能力的评价均高于传统教学模式组学生，但对激发学习兴趣、教学方法的选择等无明显统计学差异，提示教学融合方式不能有效激发学生对临床知识的学习兴趣，但能调动学生自主学习临床知识和组内协同解决问题的积极性，能进一步促进学生构建更完善的逻辑和临床思维，并对个人临床能力有较好的提升作用。新型教学模式组学生比传统教学模式组学生更多的认为增加了学习负担（P < 0.001）。问卷调查结果中并未显示实验组与对照组学生对心内科内容学习兴趣有差异性（P > 0.05），或需进行实验前后学生对本科学习兴趣的比较，亦或是与其他科室学习兴趣进行比较，明确实验效果（表3）。
表 3 传统教学模式组与新型教学模式组问卷调查相关指标的比较[n（%）]Table 3. Comparison of relevant indicators of questionnaire survey between traditional teaching mode group and new teaching mode group [n （%）]问卷调查项目 教学分组 χ2 P 对照组（n = 40） 实验组（n = 40） 1. 能激发对心内科内容的学习兴趣 20（50.0） 22（55.0） 0.201 0.654 2. 能激发学习积极性及主观能动性 24（60.0） 36（90.0） 9.600 0.002* 3. 能更好的掌握理论知识，提高逻辑思维能力 30（75.0） 38（95.0） 6.275 0.012* 4. 能将理论与临床相结合，提高临床思维能力 32（80.0） 38（95.0） 4.114 0.043* 5. 愿意查阅文献、书籍等资料，学习最新进展 21（52.5） 39（97.5） 21.600 < 0.001* 6. 能提高PPT制作能力 20（50.0） 40（100.0） 24.918 < 0.001* 7. 能提高演讲能力 22（55.0） 40（100.0） 23.226 < 0.001* 8. 能提高团队协作并解决问题的能力 25（62.5） 35（87.5） 6.667 0.010* 9. 增加了学习负担 10（25.0） 30（75.0） 20.000 < 0.001* 10. 赞成本教学方法 34（85.0） 32（80.0） 0.346 0.556 *P < 0.05。 3. 讨论
临床医学每年执业医师考核的通过率仅20%～25% ，究其原因，主要为临床医学内容繁多，医学生学习主观能动性不够，自学能力不足，教学方法陈旧。心内科的知识点众多，难度大，导致实习学生心内科知识掌握不足，而且传统的教学方法以讲授为主，学生未能充分思考，记忆不够深刻。近年来，TBL、CBL、PBL等教学模式纷纷被应用于临床医学实习教学中，但单一教学模式不能满足需要。比如说，心电图知识相对较难，虽然教师每天不厌其烦的讲解，但实习生出科后仍不能正确阅读心电图，因此，以问题为导向，要求学生每天自己阅读心电图，做出诊断，教师负责纠正，增强学生自我思考及解决问题的能力，这就是PBL教学模式。但病人是一个整体，怎样提高学生的临床思维，需要以病例为基础，结合症状、体征、体格检查、辅助检查等相关知识，需要CBL教学模式的应用。此外，对临床问题的解决，团队协助能力至关重要，甚至多学科讨论，这就是TBL教学模式。但临床上将TBL、PBL与CBL教学模式联合应用于心内科实习中相对较少，为此本课题组以临床实习生为研究对象，探讨TBL、PBL与CBL联合教学模式在心内科实习中的应用效果。
本研究发现，与传统教学模式组学生相比，新型教学模式组学生的学习积极性和学习成绩均有大幅度提升。这一结果与运用了该新型教学模式进行教学的其他研究者一致[12-14]。本课题中，新型教学模式采用TBL-PBL-CBL联合教学模式，在日常查房工作中，采取问题为导向，让学生自己通过查阅书籍、资料等找出答案，并要求学生独立完成心脏体格检查；在心电图阅读方面，让学生自己独立出具诊断报告，然后教师修改在典型病例分析，让学生制作PPT、演讲并小组讨论，完全掌握该病种，充分发挥学生的主观能动性，因此，学生对相关知识理解及记忆更加深刻，成绩也更好。
我国心内科医生人数缺乏，且能熟练掌握和运用心血管病重点治疗技术的医生更是少之又少。 相关研究[15-17]发现超半数医学生因临床执业环境较差考虑更换执业，医学生对自身执业环境评价最低，很难不让人认为临床医生人数或将逐渐减少。而与之相反的是，我国心血管疾病人数逐年增长，且有年轻化、急重化倾向。为此改变执医环境以增加医生人数和技术成了必要之举，而除了众所周知的医患关系会对临床执业环境发生变化外，医际关系也会影响临床执业环境，因此加强团队协作能力和个人通用能力成为必要之举。而这与本研究成果不谋而合，在研究观察过程和调研结果中，均可发现新型教学模式组学生的团队协作能力和个人通用能力均比传统教学模式组学生有更大程度的提高。此外， 与传统教学模式组相比，新型教学模式组学生更认为自身的逻辑能力、临床思维能力、个人通用能力和团队协作能力有所提升。故本实验组认为运用新型教学模式对改善临床执业环境有正向作用。此外，众多研究[18-21]表明执业医师考试成绩各模块分数分布不均，由此可推测学生对知识掌握不全，有出现偏科、漏科情况，且研究数据表明部分学生掌握最好的模块和掌握最差的模块可相差10%，且掌握最好模块也仅掌握60%，与推测情况相符，但这与我国培养全能型人才的主张相违背。而本研究结果提示新型教学模式可以促使学生提升自身逻辑能力和临床思维能力，为培养优质临床全能型人才奠定基础。但是，根据问卷调查，2组学生均对激发心内科内容的学习兴趣无统计学差异，且感兴趣的比例都只有50%左右，通过了解发现原因为大部分学生认为心内科知识面广、内容多、难度大，且以后不一定成为心内科医生，在以后的实习中要加强学生的意识教育，提炼重点难点。此外，新型教学模式组学生比传统教学模式组学生更多的认为增加了学习负担，且2组学生赞成教学方法的比例无统计学差异，这可能与要求学生查阅资料、找寻答案、制作PPT等增加了工作量有关。
总之，TBL、PBL和CBL联合教学模式可提高学生的主观能动性，提高团队协作能力，提高教学效果，促进临床全能型人才培养，为临床执业环境和疾病攻克带来正面作用。临床实习作为医学生走向临床一线最后一个学习阶段，将教学模式融合的教学方法运用至心内科临床实习中势在必行。
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