腸缺血再灌注損傷相關(guān)分子機制的研究進展

羅 丹，吳鵬俐，陳曉琴，王 靜，黃肖建，王浚霖，肖 莉

作者單位：610500成都，成都醫(yī)學院2016級麻醉學專業(yè)（羅 丹），2015級麻醉學專業(yè)（吳鵬俐），2015級醫(yī)學影像學專業(yè)（陳曉琴），2016級醫(yī)學影像學專業(yè)（王 靜，黃肖建，王浚霖），人體解剖學教研室（肖 莉）

腸缺血再灌注（I/R）損傷是常見于急性腸梗阻、創(chuàng)傷、移植、腹部外傷、休克等情況下的嚴重病理生理過程[1]。腸組織是機體最大的細菌儲存庫，在缺血時，腸組織處于一種缺血缺氧狀態(tài)，細胞的能量代謝和形態(tài)結(jié)構(gòu)因此受到嚴重損傷。當恢復供血后，腸道細菌發(fā)生移位，細菌攜帶的內(nèi)毒素進入外周血液循環(huán)使內(nèi)皮細胞受到嚴重損害,從而引起急性炎癥，大量的中性粒細胞浸潤受損部位，故大量細胞因子和炎癥介質(zhì)被釋放入血，導致缺血部位不但沒有恢復功能，反而損傷更加嚴重[2-4]。目前研究表明，腸I/R損傷與氧自由基損傷、鈣離子超載、炎性因子大量浸潤、細胞大片凋亡、細胞因子釋放等密切相關(guān)。筆者根據(jù)最新的研究報道，對其分子機制予以綜述。

1 腸I/R損傷分子機制

1.1 以細胞因子為主的IκB-α/NF-κB/ICAM-1通路 核因子 κB（NF-κB）抑制因子 IκB-α 是 NF-κB 的抑制蛋白[5]，在腸缺血再灌注之前，給予燈盞花注射液和相應IκB-α抑制劑預處理后，可以顯著減少NF-κB入核，ICAM-1蛋白的表達量也明顯減少，從而減輕對小腸的損傷[6]。NF-κB是一種廣泛存在于細胞中的核轉(zhuǎn)錄因子,可以通過調(diào)控多種細胞因子、炎癥因子（如 IL-1、IL-6、ICAM-1）的基因轉(zhuǎn)錄，參與調(diào)節(jié)細胞生長、免疫應答、炎性反應和凋亡等[7]。一般情況下，NF-κB 處于無活動狀態(tài)，IκB 與 NF-κB結(jié)合停留于胞漿。缺血再灌注條件下，一些物質(zhì)，如活性氧自由基、IL-6、TNF等會大量釋放入血，此時IκB被磷酸化然后降解，NF-κB與之分離入核，與相應靶基因特異性結(jié)合并促進其轉(zhuǎn)錄和表達[8]。細胞間黏附分子(ICAM-1)為其下游靶受體之一，可以介導細胞之間的黏附作用以此來激活相應細胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導，它是影響中性粒細胞朝著損傷部位遷移的重要因子。生理狀態(tài)下，細胞ICAM-1的表達量很低，表達過量的ICAM-1可以使NF-κB被激活，使得炎癥反應進一步放大[9-10]。

1.2 以炎癥因子為主的PI3K/Akt/NF-κB途徑 磷脂酰肌醇-3激酶（PI3K）是生長因子超家族信號轉(zhuǎn)導過程中的重要分子，可以通過生長因子與受體結(jié)合而激活。蛋白激酶B（PKB/Akt）是原癌基因c-akt表達編碼的絲/蘇氨基酸激酶，可以作為PI3K的直接靶蛋白。PI3K活化后引起IκB降解，繼而發(fā)生NF-κB入核，導致炎癥相關(guān)的眾多基因表達增加[11-13]。在腸I/R時，大量促炎因子被釋放，PI3K受到激活，活化后的 PI3K 使 NF-κB 與 IκB 解離后入核，NF-κB可以誘導眾多炎癥相關(guān)的特異基因，如TNF、IL-6、IL-8等的表達來調(diào)節(jié)炎癥反應[12]。在I/R損傷的研究發(fā)現(xiàn)，使用一些抑制PI3K/Akt激活的藥物后，組織的炎性因子表達將會大大減少，即可以減輕炎癥反應，從而對機體發(fā)揮一定的保護作用[14]。劉啟勝等[15]的研究表明，腸I/R組大鼠PI3K/Akt信號通路相關(guān)蛋白表達增多，促炎因子的表達也遠高于正常。使用藥物干預后，PI3K/Akt通路受到抑制，其下游NF-κB表達減少，故而促炎細胞因子、趨化因子的表達、分泌均受到抑制，炎癥反應受到抑制，I/R損傷減輕。

1.3 以炎癥、凋亡為主的JAK2/STAT3通路 JAK2-STAT3信號通路是JAK/STAT信號通路（JAK-STAT）中的一條，在大多數(shù)組織中均有表達[16]。JAK家族可受多種細胞因子、生長因子如TNF-a、IL-6、INF的激活，活化的JAK使胞漿中的受體磷酸化，受體再招募STAT，使之被磷酸化形成二聚體進入胞核，參與與細胞增殖、凋亡相關(guān)基因的轉(zhuǎn)導[17]。STATs家族可作為JAKs的底物。研究表明，JAK2可特異性激活STAT3[18]。在正常生理狀態(tài)下，腸組織中的JAK2和STAT3均處于無活性狀態(tài)，在發(fā)生I/R后，由于大量炎性因子如IL-6、TNF-a的釋放，JAK2、STAT3的表達升高，JAK2/STAT3信號通路被激活，激活后的JAK2/STAT3又可以進一步使中性粒細胞募集，從而加重炎癥反應[19]。

2 保護性分子機制

2.1 SIRT1/p53機制 Sirtuin家族是一族組蛋白去乙?；?，其主要發(fā)揮去乙酰化作用[20]。SIRT1是Sirtuin家族中首先發(fā)現(xiàn)并且研究最為廣泛的蛋白，它可以發(fā)揮去乙?；饔酶淖儼械鞍椎幕钚裕瑥亩{(diào)節(jié)下游凋亡因子的表達，在細胞的抗凋亡反應中具有保護作用。腫瘤相關(guān)蛋白p53，在細胞內(nèi)的主要作用為干擾細胞正常周期、促進細胞凋亡，而p53多個賴氨酸位點的乙酰化是其維持轉(zhuǎn)錄活性的必要條件[21]。SIRT1可以使p53上的賴氨酸位點去乙酰化，從而使得p53的結(jié)合能力降低，進而減少凋亡蛋白的表達減少[20-21]。有研究顯示，白藜蘆醇作為SIRT1的激動劑可以激活SIRT1的表達從而減少p53乙?；揎?，進而使得bax減少，轉(zhuǎn)移到胞漿的細胞凋亡誘導因子AIF減少，說明在腸I/R損傷時可以通過SIRT1/p53途徑減輕細胞凋亡[22]。

2.2 eNOS/NO機制 一氧化氮（NO）是一種脂溶性氣體，有著廣泛的生物活性，可以抑制血管平滑肌的收縮，有很強的舒內(nèi)皮效應。機體內(nèi)的NO是由NO合成酶（NOS）催化產(chǎn)生的，目前發(fā)現(xiàn)的有3種，內(nèi)皮型一氧化氮合酶（eNOS）、神經(jīng)元一氧化氮合酶(nNOS)、誘導型一氧化氮合酶(iNOS)。其中，eNOS主要表達在血管內(nèi)皮細胞，nNOS主要在神經(jīng)系統(tǒng)表達，iNOS主要出現(xiàn)在被激活的巨噬細胞和血管平滑肌細胞中[23]。在正常生理情況下，腸組織的NO是由eNOS表達合成的，這種eNOS合成的NO被證明在腸I/R下對機體有明顯的保護作用[24]。在腸I/R時，由于細菌移位，單核-巨噬細胞系統(tǒng)被激活[25]，此時iNOS的表達增多，NO就會過量表達，腸組織處于缺血缺氧狀態(tài)，會產(chǎn)生大量的氧自由基，大量NO與之反應形成過氧亞硝酸鹽，進而對機體產(chǎn)生一定的毒副作用，同時腸道內(nèi)皮細胞受損，eNOS的活性降低，對機體有利的NO生成減少，I/R損傷將會加重[26]。實驗研究表明，谷氨酰胺在腸I/R中可以通過抑制iNOS的活性，促進eNOS的表達以此產(chǎn)生更多對機體有保護作用的NO，從而起到保護作用。燈盞花注射液可以上調(diào)腸I/R中eNOS/NO的含量，從而對腸黏膜起到有效的保護，而eNOS/NO的合成受到抑制后，對腸I/R的保護就會消失[24-25]。

3 展望

腸I/R損傷是常發(fā)生于急性腸梗阻、創(chuàng)傷、休克、等常見疾病重要的病理生理過程[1]，其病理機制非常復雜，包括炎性物質(zhì)浸潤、細胞大片凋亡、壞死等。以上與炎癥、細胞凋亡等相關(guān)的信號通路在腸I/R中發(fā)揮著重要作用。腸I/R 損傷的信號途徑主要有：IκB-α/NF-κB/ICAM-1 通路、PI3K/Akt/NF-κB 途徑、JAK2/STAT3 途徑、SIRT1/p53 途徑及eNOS/NO途徑，其中，既有保護機制，也有損害機制。在腸I/R中，它們往往相互關(guān)聯(lián)，互為影響。如PI3K的磷酸化可通過作用于Akt使得IκB降解，進而激活NF-κB，而激活的NF-κB又可以增加ICAM-1的表達，使得I/R損傷更為嚴重。由于腸I/R病理機制非常復雜,不同的信號通路又可以相互影響，其相關(guān)作用復雜，因此，對于其分子機制的研究仍有待進一步深入。