肝臟缺血再灌注損傷機(jī)制及其進(jìn)展

朱方方，朱杰，尹博偉，李宏

肝臟缺血再灌注損傷機(jī)制及其進(jìn)展

朱方方，朱杰，尹博偉，李宏

臨床上，在肝臟手術(shù)過程中，如大型肝腫瘤的切除、肝臟創(chuàng)傷、血管重建及肝移植等，都會導(dǎo)致肝臟缺血再灌注損傷（IRI）。IRI是眾多因子參與的復(fù)雜病理生理過程，目前對于終末期肝臟疾病的唯一有效的方法是肝移植，然而肝功能不全和肝衰竭是肝移植術(shù)后患者是否得以生存以及生存質(zhì)量是否良好的關(guān)鍵因素。故對其發(fā)生機(jī)制以及保護(hù)策略的研究早已成為醫(yī)學(xué)關(guān)注的一大熱點(diǎn)，本文就IRI的發(fā)生機(jī)制及其研究進(jìn)展作進(jìn)一步的總結(jié)。

1　IRI損傷機(jī)制

1.1酸中毒代謝性酸中毒往往發(fā)生在人體產(chǎn)生過多的酸以及腎臟無法把多余的酸排出體外的情況下。它和缺血缺氧密切相關(guān)，是缺血再灌注損傷中最基本的機(jī)制[1]。酸中毒往往發(fā)生在無氧酵解時(shí)，由于肝臟迅速消耗了三磷酸腺苷（ATP），從而產(chǎn)生大量乳酸以及酮體。組織的pH值降低可以抑制磷脂酶和蛋白水解酶，從而減少細(xì)胞損傷。然而，在灌注期間人體的pH值迅速上升，大大增加了這些酶的活性。這將導(dǎo)致大量細(xì)胞凋亡和壞死，加重了缺血再灌注所帶來的損傷。

1.2鈣超載正常生理?xiàng)l件下，細(xì)胞內(nèi)外Ca2+濃度存在著較大的梯度，細(xì)胞內(nèi)低的Ca2+濃度是維持細(xì)胞正常生理機(jī)能的前提[2]，各種原因引起的細(xì)胞內(nèi)鈣含量異常增多并導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)受損和功能代謝障礙的現(xiàn)象稱為鈣超載。細(xì)胞內(nèi)發(fā)生鈣超載是肝臟缺血再注損傷的重要病理生理機(jī)制。

目前認(rèn)為鈣超載引起的肝細(xì)胞損傷機(jī)制有：（1）激活Ca2+依賴的磷脂酶c和磷脂酶A2，破壞磷脂雙分子層結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致膜結(jié)構(gòu)破壞。（2）激活Ca2+依賴的蛋白酶，破壞細(xì)胞骨架與胞膜連接的完整性，損傷肝細(xì)胞。（3）線粒體鈣超載使其膜電位喪失，氧化磷酸化脫偶聯(lián)，且Ca2+可與含磷酸根的化合物結(jié)合，干擾線粒體的氧化磷酸化，引起嚴(yán)重的代謝障礙。同時(shí)，鈣超載還可以激活肝臟Kupffer細(xì)胞，后者產(chǎn)生各種炎性介質(zhì)及毒性介質(zhì)，加重肝臟缺血再灌注損傷。

1.3氧自由基氧自由基在缺血再灌注損傷中起著一個(gè)非常重要的作用，在缺血組織中，氧供是極度缺乏的，然而在再灌注時(shí)短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的氧自由基。同時(shí)，在缺血再灌注損傷時(shí)，因?yàn)橐种屏藘?nèi)源性抗氧化劑的活性（如超氧化物歧化酶的減少），從而較少了清除氧自由基的活性物質(zhì)，進(jìn)一步增加它的產(chǎn)生。氧自由基可通過以下機(jī)制損傷肝細(xì)胞：（1）破壞脂質(zhì)細(xì)胞膜；（2）破壞蛋白質(zhì)和酶；（3）破壞核酸和染色體；（4）破壞細(xì)胞間基質(zhì)。所有這些都導(dǎo)致了肝臟結(jié)構(gòu)和功能的損傷以及肝細(xì)胞的壞死。

1.4Kupffer細(xì)胞與中性粒細(xì)胞Kupffer細(xì)胞（KC）是位于肝血竇內(nèi)的巨噬細(xì)胞，在再灌注的初始階段，被激活的Kupffer細(xì)胞產(chǎn)生偽足并突入到肝血竇中，導(dǎo)致血竇內(nèi)的血液流動減少并妨礙中性粒細(xì)胞的流動[4]。激活的Kupffer細(xì)胞釋放大量的炎癥介質(zhì)[腫瘤壞死因子-（TNF-）、白介素-6（IL-6）、白介素-1 （IL-1）]、前列腺素)和抗炎介質(zhì) [白介素-10（IL-10）、白介素-13（IL-13）]以及活性氧自由基（ROS）等，這些炎性介質(zhì)激活炎癥細(xì)胞，從而合成更多炎癥因子，加重肝細(xì)胞損傷，在肝臟缺血再灌注損傷中起重要作用。有研究表明，分別抑制或增強(qiáng)Kupffer細(xì)胞的活性就分別能減輕或加劇缺血再灌注損傷[5]。

在再灌注的初始階段，中性粒細(xì)胞在肝臟中聚集，通過中性粒細(xì)胞膜上的選擇蛋白及整合蛋白與內(nèi)皮細(xì)胞上表達(dá)的細(xì)胞間粘附分子（ICAM）之間的相互作用使得兩者粘附在一起。激活的中性粒細(xì)胞通過釋放ROS及幾種蛋白酶從而加重I/R損傷。

1.5細(xì)胞因子多種細(xì)胞因子參與了肝IRI損傷的病理生理過程，其能啟動和維持炎癥反應(yīng)，又能控制該反應(yīng)的嚴(yán)重性。其中涉及較多的是TNF-與IL-1 及IL-6。TNF-有白細(xì)胞趨化作用并且能激活和誘發(fā)內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生ROS。反過來，IL-1能誘使內(nèi)皮細(xì)胞合成TNF-及吸引中性粒細(xì)胞的集聚，進(jìn)而產(chǎn)生ROS。IL-8具有強(qiáng)有力的中性粒細(xì)胞趨化作用，而且是中性粒細(xì)胞在缺血再灌注模型中浸潤的激活因子[6]。 2-整合素和選擇素的表達(dá)也促進(jìn)白細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞間的相互反應(yīng)。這些因子，加上趨化因子和補(bǔ)體因子，誘使多核中性粒細(xì)胞滲透到肝臟中，通過釋放額外的ROS、TNF-及多種蛋白酶來維持和放大肝臟的缺血損傷。1.6一氧化氮（NO）和內(nèi)皮素（ET）NO是由血管內(nèi)皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等多種細(xì)胞分泌的介質(zhì)，能夠舒張血管、調(diào)節(jié)微循環(huán)、抑制血小板集聚、抑制中性粒細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞的粘附，拮抗ET的作用。NO水平的減少常常和IRI密切相關(guān)。ET是一種來源于內(nèi)皮細(xì)胞并具有廣泛生物學(xué)活性的多肽類物質(zhì)，它可以通過激活磷脂酶及細(xì)胞膜離子通道從而收縮血管，血管收縮效應(yīng)對ET具有劑量依賴性，在肝臟IRI過程中，肝竇內(nèi)皮細(xì)胞合成及分泌ET的能力明顯增強(qiáng)。NO和ET之間微平衡的喪失引起血管收縮和肝竇腔縮小，使中性粒細(xì)胞流速減慢并使其緊密粘附在毛細(xì)血管壁上，并進(jìn)一步造成IRI損傷[7]。

1.7其他因素此外，眾多其他因素參與IRI的機(jī)制，比如線粒體通透性的增加，中性粒細(xì)胞的大量產(chǎn)生，微循環(huán)的障礙等都加重了再灌注損傷。

2　缺血再灌注損傷的研究進(jìn)展

2.1熱休克蛋白（HSP） HSP也稱為應(yīng)激反應(yīng)蛋白，當(dāng)人體處于應(yīng)激狀態(tài)下，該反應(yīng)蛋白的水平大大增加。熱休克蛋白HSP32也被稱為血紅素(HO-1)，很多研究已證實(shí)，它對缺血再灌注損傷具有保護(hù)作用，是所有熱休克蛋白中治療缺血再灌注損傷最具有潛力的一員。HSP32的保護(hù)機(jī)制主要有多個(gè)方面，該蛋白誘導(dǎo)形成的膽紅素具有抗氧化的功能。此外，在這個(gè)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品為CO，可以誘導(dǎo)形成一個(gè)具有缺血保護(hù)作用的一個(gè)關(guān)鍵蛋白P58。HSP70也是熱休克蛋白家族的一員，具有提高患者生存率以及保護(hù)肝臟缺血再灌注損傷的功能。

2.2NONO是缺血再灌注損傷中重要的內(nèi)源性分子。眾多研究顯示，提供外源性NO有助于保護(hù)減輕缺血再灌注損傷。然而，NO在自然環(huán)境中是極其不穩(wěn)定的物質(zhì)。因此，研究往往采用一些NO附著體，例如新型親核NO供體、亞硝基硫醇及肝臟選擇性NO供體等[8]。

2.3補(bǔ)體系統(tǒng)已經(jīng)有研究闡明在缺血性損傷的肝臟中存在著補(bǔ)體，其沉積在肝細(xì)胞及肝竇內(nèi)皮細(xì)胞上。通過三個(gè)途徑中的任何一個(gè)途徑被激活：經(jīng)典激活途徑、替代激活途徑、甘露糖結(jié)合凝集素（MBL）徑。這三條途徑在 IRI損傷方面均扮演了重要的角色。激活的補(bǔ)體可以產(chǎn)生過敏毒素 C3a 與C5a，接著MAC（C5b-9）形成，導(dǎo)致白細(xì)胞和中性粒細(xì)胞遷移、聚集并粘附在肝血竇內(nèi)，接著導(dǎo)致細(xì)胞損傷、凋亡及壞死[9]。在減少病理學(xué)上各種器官特異性的IRI損傷中，補(bǔ)體抑制劑已被證明是有效的。其中一個(gè)值得關(guān)注的保護(hù)機(jī)制可能是其能夠調(diào)節(jié)依賴TNF-及IL-6的通路，該通路能夠?qū)е赂闻K的損傷[10]。雖然只有小部分的補(bǔ)體拮抗劑目前適合人體的臨床試驗(yàn)，如小分子C5a受體拮抗劑和重組sCR1或C5抗體，但是補(bǔ)體抑制劑打開了治療IRI損傷領(lǐng)域的新紀(jì)元，其未來的發(fā)展方向?qū)且种蒲a(bǔ)體激活所需的某種特定或者所有的成份[11]。

2.4核轉(zhuǎn)錄因子 kappa-B（NF-kB）NF-kB是一種轉(zhuǎn)錄刺激因子，其普遍存在于真核細(xì)胞中，是參與到肝IRI損傷的重要的一個(gè)因子[12]。NF-kB在IRI的兩個(gè)不同階段被激活，并產(chǎn)生不同的效應(yīng)：在早期再灌注階段（30 min至3 h），它誘使促炎細(xì)胞因子（IL-1、IL-6及TNF-）的表達(dá)的增加。在再灌注的后期階段（9～12 h后），它作為一種抗炎藥發(fā)揮保護(hù)作用[13]。NF-kB發(fā)揮保護(hù)作用的機(jī)理可能是抑制TNF-反應(yīng)中ROS的聚集，而TNF-會刺激細(xì)胞發(fā)生凋亡或壞死，因此NF-kB可能通過抑制凋亡信號傳遞在IRI中其保護(hù)作用[14]。

2.5微小RNA（miRNA） miRNA是生物體自身編碼的一類長度在22個(gè)核苷酸左右的具有重要調(diào)節(jié)功能的小分子RNA。它們主要通過與靶miRNA互補(bǔ)配對而在轉(zhuǎn)錄后水平上對基因的表達(dá)進(jìn)行負(fù)調(diào)控，導(dǎo)致miRNA的降解或翻譯抑制，由此在動植物的生長發(fā)育、細(xì)胞的分化和凋亡以及人類疾病的發(fā)生發(fā)展等過程中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用。有研究顯示miRNA與肝臟疾病關(guān)系密切，可能參與了肝腫瘤、肝纖維化及肝移植等諸多肝臟疾病的發(fā)生發(fā)展過程。miRNA在肝IRI損傷中同樣具有調(diào)控作用，該調(diào)控主要是為了平息IRI損傷時(shí)產(chǎn)生的細(xì)胞凋亡、增殖及炎癥[15]。Li等[16]發(fā)現(xiàn)在肝IRI損傷前預(yù)先抑制小鼠在肝臟miR-370的表達(dá)，能夠改善肝臟病理組織學(xué)損傷，減輕血清轉(zhuǎn)氨酶和促炎細(xì)胞因子的水平。miR-370通過調(diào)節(jié)TGFBR2的表達(dá)，進(jìn)一步影響TGF-/Smad信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的下游信號分子的激活，由此調(diào)控肝IRI損傷和缺血預(yù)處理中肝臟的細(xì)胞凋亡、細(xì)胞增殖、炎癥反應(yīng)、血管形成及肝細(xì)胞再生等應(yīng)激反應(yīng)。這對深入認(rèn)識miRNA在肝IRI損傷中的作用機(jī)制及肝IRI損傷的防治提供了新的靶標(biāo)。

2.6其他此外，臨床上對缺血再灌注損傷早已開展了缺血預(yù)處理，缺血后處理，藥物干預(yù)等防治措施，有待進(jìn)一步研究。

3　結(jié)論

肝臟缺血再灌注損傷一直以來是肝臟外科手術(shù)的重大難題。進(jìn)一步認(rèn)識肝IRI損傷的機(jī)制有助于在肝切除術(shù)、肝移植術(shù)、肝外傷處理期間，在減少及改善肝缺血再灌注損傷方面提供有效的理論依據(jù)及安全可靠的手術(shù)指南。因此，期望在不久的將來有更新更安全的藥物和方法給肝臟缺血再灌注損傷的治療保護(hù)方面帶來一定的福音。

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10.3969/j.issn.1671-0800.2016.05.074

R575

C

1671-0800(2016)05-0698-03

2016-02-10

（本文編輯：姜曉慶）

寧波市自然基金(2014A610246)

315020寧波大學(xué)（朱方方、朱杰、尹博韋）；寧波市醫(yī)療中心李惠利醫(yī)院（朱方方、李宏）

李宏，Email：lancet2010@ aliyun.com