肝移植圍術(shù)期器官損傷機(jī)制及器官保護(hù)策略研究進(jìn)展

黑子清

（中山大學(xué)附屬第三醫(yī)院麻醉科，廣東廣州 510630）

目前肝臟疾病已經(jīng)成為我國衛(wèi)生事業(yè)急需解決的問題之一，肝移植是終末期肝病唯一有效治療途徑。2014年中國肝移植注冊系統(tǒng)（china liver transplant registry，CLTR）的數(shù)據(jù)顯示中國大陸肝移植規(guī)模已居全球第2位，中山大學(xué)附屬第三醫(yī)院肝臟移植中心是全國第3大肝移植中心，肝移植技術(shù)目前已經(jīng)成熟。圍術(shù)期器官保護(hù)、患者的快速康復(fù)促進(jìn)肝移植患者的恢復(fù)及減輕患者的負(fù)擔(dān)，是肝移植發(fā)展的重要基石，而相應(yīng)的基礎(chǔ)及臨床研究為器官保護(hù)策略的制定提供重要依據(jù)。針對麻醉管理策略是否能實(shí)現(xiàn)移植手術(shù)的器官保護(hù)目前尚存在爭論。雖然近年有臨床研究提示一些保護(hù)性的策略可確保器官保護(hù)和改善患者的預(yù)后，如減少血液制品的需求，適當(dāng)?shù)难强刂苹蛟诳赡艿那闆r下使用區(qū)域麻醉。然而，因?yàn)檠芯吭O(shè)計(jì)和終點(diǎn)指標(biāo)在不同的研究中有差異較大，使得這些保護(hù)性的措施仍需要進(jìn)一步的驗(yàn)證［1］。同時(shí)，肝移植圍術(shù)期多器官損傷的機(jī)制復(fù)雜，涉及缺血再灌注損傷、腸道菌群移位及內(nèi)毒素血癥、膽紅素血癥及全身炎癥反應(yīng)失控等，明確移植肝損傷及遠(yuǎn)隔器官損傷的機(jī)制能為臨床策略的制定提供理論基礎(chǔ)。本科室從20年前便開始圍繞肝移植圍術(shù)期器官保護(hù)進(jìn)行臨床試驗(yàn)及基礎(chǔ)研究，取得階段性的成果，本綜述將對我科系列研究進(jìn)行綜述，與同行共同探討肝移植圍術(shù)期器官損傷機(jī)制及器官保護(hù)策略。

1 肝移植圍術(shù)期器官損傷發(fā)生發(fā)展相關(guān)機(jī)制

1.1 移植肝損傷

本研究團(tuán)隊(duì)前期臨床研究顯示［2］，肝移植手術(shù)后，移植肝損傷呈現(xiàn)動態(tài)性變化，術(shù)后6 h達(dá)到高峰，其后逐漸恢復(fù)，28 d后肝功能基本恢復(fù)正常，且移植肝損傷的動態(tài)性變化與縫隙連接蛋白32（Cx32）蛋白表達(dá)一致。更進(jìn)一步地，本研究通過基礎(chǔ)研究發(fā)現(xiàn)，縫隙連接蛋白Cx32組成的縫隙連接通道（gap junction，GJ）通過傳遞活性氧（reactive oxygen species，ROS）介導(dǎo)的線粒體凋亡加重了肝缺血再灌注損傷，敲除Cx32蛋白或使用丙泊酚抑制Cx32通道功能皆可減輕肝缺血再灌注損傷。除了探討Cx32與移植肝損傷之間的關(guān)系，本團(tuán)隊(duì)還對移植肝損傷的氧化應(yīng)激及炎癥反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)NADPH氧化酶Nox2可激活炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激并參與肝移植肝損傷。同時(shí)，也發(fā)現(xiàn)染色質(zhì)重構(gòu)復(fù)合物核心催化亞基（Brg1）介導(dǎo)的Nrf2/HO-1抗氧化應(yīng)激系統(tǒng)能夠減輕缺血再灌注損傷，其在移植肝損傷過程中發(fā)揮重要作用［3-5］；而且，高糖狀態(tài)可能通過誘導(dǎo)慢性氧化應(yīng)激和炎癥加重肝缺血再灌注損傷［6］。前期研究［7］還表明，終末期肝病患者在接受骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BMSC）移植后可減輕移植肝損傷，且右美托咪定、咪達(dá)唑侖能通過與其受體結(jié)合調(diào)節(jié)干細(xì)胞的旁分泌作用、遷移能力和NF-κB p65的核轉(zhuǎn)位作用，從而增強(qiáng)干細(xì)胞對移植肝的保護(hù)。

1.2 遠(yuǎn)隔器官損傷

為了探討肝移植圍術(shù)期發(fā)生遠(yuǎn)隔器官損傷的具體機(jī)制，本研究團(tuán)隊(duì)通過構(gòu)建肝移植動物模型來觀察肝移植引起的腎臟、肺臟、小腸損傷的動態(tài)變化。

研究結(jié)果［8］提示再灌注早期的氧化失控和炎癥反應(yīng)是導(dǎo)致急性腎損傷（acute kidney injury，AKI）的重要始動因素：①腎損傷的嚴(yán)重程度與谷胱甘肽（GSH）和谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-PX）含量呈負(fù)相關(guān)；Trx2的表達(dá)升高促進(jìn)了GSH、GSHPX的合成，從而減輕了由肝移植引起的腎損傷。②Cx32-GJ通過傳遞ROS誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、線粒體損傷、細(xì)胞凋亡，同時(shí)產(chǎn)生更多ROS，這一“旁細(xì)胞效應(yīng)”使損傷范圍不斷擴(kuò)大，在移植后AKI的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用［9］。

氧化應(yīng)激反應(yīng)及炎癥失控也參與了肝移植術(shù)后急性肺損傷的發(fā)生發(fā)展［10］。在門腔靜脈阻斷和開放后60 min，大量毒性物質(zhì)釋放導(dǎo)致肺病理學(xué)損傷的出現(xiàn)，血漿和肺組織的血栓素和前列環(huán)素、內(nèi)皮素和一氧化氮的比例失調(diào)是重要的原因。同時(shí)，研究［11］發(fā)現(xiàn)磷酸酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide-adenine dinucleotide phosphate，NADPH）氧化酶介導(dǎo)的氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)、外周血多形核白細(xì)胞（PMN）和單核細(xì)胞中TLR2/4信號通路的激活以及肥大細(xì)胞脫顆粒都介導(dǎo)了急性肺損傷［12］。除此之外，研究［13］發(fā)現(xiàn)肝移植術(shù)后肺臟中抗氧化酶系統(tǒng)受抑制，增強(qiáng)染色質(zhì)重塑因子（Brahma-related gene1，Brg1）介導(dǎo)的核因子紅細(xì)胞2相關(guān)因子2（nuclear factor erythroid 2-related factor 2，Nrf2）Nrf2/HO-1抗氧化應(yīng)激系統(tǒng)能夠減輕移植術(shù)后急性肺損傷。同時(shí)，肝移植術(shù)后有大量炎癥細(xì)胞浸潤及炎癥因子釋放，研究［14］發(fā)現(xiàn)Serpinb1蛋白可通過激活HO-1及STAT3和ERK 1/2通路，減輕自體原位肝移植大鼠的炎癥反應(yīng)及氧化應(yīng)激。

肝移植過程可引起不同程度的小腸缺血再灌注損傷。研究結(jié)果［15］表明，TLR4/NF-κB活化誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡介導(dǎo)了肝移植后腸損傷，Nrf2/HO-1通路激活降低了肝移植誘導(dǎo)的腸粘膜損傷和緊密連接功能障礙。

2 靜脈麻醉藥物的器官保護(hù)機(jī)制

2.1 丙泊酚的器官保護(hù)機(jī)制

丙泊酚是常用的靜脈麻醉藥物之一，化學(xué)名為2，6-二異丙基苯酚，其苯酚基團(tuán)具有抗氧化特性。丙泊酚預(yù)處理可通過降低組織或細(xì)胞內(nèi)活性氧水平，減輕肝臟缺血再灌注后的肝臟氧化應(yīng)激，對肝臟具有保護(hù)作用。這種保護(hù)作用可能是由于丙泊酚增強(qiáng)了Nrf2、HO-1和醌氧化還原酶1（quinone oxidoreductase 1，NQO1）的表達(dá)而減輕肝臟缺血再灌注損傷，這在臨床和實(shí)驗(yàn)策略中都得到了證實(shí)。此外，HO-1誘導(dǎo)Nrf2的表達(dá)依賴于染色質(zhì)重塑因子Brg1，而Brg1不參與Nrf2靶基因NQO1的誘導(dǎo)［1，3］。

肝移植術(shù)中劇烈的病理生理變化是急性腎損傷發(fā)生的基礎(chǔ)，而急性腎損傷的發(fā)生可導(dǎo)致腎功能不全及內(nèi)環(huán)境的紊亂，本研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為在急性腎損傷發(fā)生發(fā)展過程中，腎小管上皮細(xì)胞的縫隙連接在損傷的擴(kuò)散及加劇中起到重要作用。丙泊酚能夠降低肝移植術(shù)后腎臟組織的氧化應(yīng)激反應(yīng)，該保護(hù)作用可能是通過抑制Cx32所組成的縫隙連接的功能而實(shí)現(xiàn)的，這在體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中得到證實(shí)［7］。另外本研究也檢測了腎臟組中的Nrf2的表達(dá)，丙泊酚預(yù)處理同樣能上調(diào)Nrf2的表達(dá)，這也可能是丙泊酚在肝移植手術(shù)中腎臟保護(hù)作用的潛在機(jī)制［16］。提示丙泊酚腎保護(hù)作用與其阻斷損傷信號傳遞及激活抗氧化通路相關(guān)。

2.2 右美托咪定的器官保護(hù)機(jī)制

右美托咪定是一種α2腎上腺受體激動劑，右美托咪定預(yù)處理能通過抑制TLR4/MyD88/NF-κB途徑的激活減輕大鼠肝移植術(shù)后的肝臟損傷［17］和急性腎損傷［18］，同時(shí)能夠通過增強(qiáng)Nrf2的抗氧化作用，減輕大鼠肝移植術(shù)后的急性腎損傷［19］，該保護(hù)作用與α2A腎上腺受體亞型相關(guān)。

3 肝移植圍術(shù)期器官保護(hù)臨床策略

3.1 肝移植圍術(shù)期肺循環(huán)變化及肺動脈高壓的處理

終末期肝病的患者常合并肺動脈高壓，嚴(yán)重者會導(dǎo)致右心功能不全和氧彌散障礙、呼吸功能不全，大大影響預(yù)后。本研究通過大樣本的研究，發(fā)現(xiàn)肝硬化患者合并肺動脈高壓的發(fā)生率為5.33%［20］；新肝早期肺動脈壓力和肺血管阻力進(jìn)行性增加，表現(xiàn)為持續(xù)的肺動脈高壓狀態(tài)，甚至?xí)l(fā)展成中重度肺高壓；而術(shù)前沒有合并肺動脈高壓的患者，其肺動脈壓力也會出現(xiàn)一過性的增高。此外，本研究還率先報(bào)道了患者血漿中的內(nèi)皮素水平及中心靜脈壓與肺動脈高壓密切相關(guān)［21］。本研究通過回顧分析還發(fā)現(xiàn)，合并門脈高壓癥的患者在無肝期體循環(huán)與肺循環(huán)都相對穩(wěn)定；但在新肝開放后出現(xiàn)平均肺動脈壓和肺循環(huán)阻力指數(shù)明顯升高，高于術(shù)前自身的水平以及不合并門脈高壓癥的患者，且持續(xù)時(shí)間長，有發(fā)生急性肺動脈高壓的傾向［22］；本研究推測其中的機(jī)制可能跟肺血管重構(gòu)有關(guān)。

3.2 肝移植圍術(shù)期肺損傷的處理

肝移植術(shù)后急性肺損傷是導(dǎo)致術(shù)后死亡及延長住院時(shí)間的重要因素。針對這一問題，本研究從以下方面進(jìn)行了研究。流行病學(xué)調(diào)查［23］發(fā)現(xiàn)有高達(dá)35.2%的患者在術(shù)后1 w內(nèi)出現(xiàn)了急性肺損傷（acute lung injury，ALI），更有6.6%的患者發(fā)展為急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）。通過回顧性研究，認(rèn)為第2版的墨爾本評分系統(tǒng)（MGS-2）更加適用于早期診斷患者是否出現(xiàn)了肝移植術(shù)后肺部并發(fā)癥，對于及早的實(shí)施治療有重要意義［24］。此外，本研究觀察未使用體外靜脈—靜脈轉(zhuǎn)流術(shù)的肝移植手術(shù)患者的肺氧合功能和肺內(nèi)分流率，發(fā)現(xiàn)這些患者在術(shù)前和術(shù)中均存在明顯的肺氧合功能障礙，因而提出在肝移植的圍術(shù)期很有必要加強(qiáng)氧合功能監(jiān)測以及盡量采取措施糾正下降的功能殘氣量和通氣/血流比例失衡，以避免由此帶來的心排量急劇變化［25］。不僅如此，通過觀察接受原位肝移植手術(shù)的患者在圍術(shù)期混合靜脈血氧飽和度（SvO2）的變化，發(fā)現(xiàn)持續(xù) SvO2監(jiān)測能給SaO2、CO和Hb的調(diào)整提供可靠依據(jù)，可有效地反映體循

環(huán)變化以及機(jī)體VO2的情況，還能較敏感地獲悉氧供需平衡狀況，持續(xù)SvO2監(jiān)測能夠即時(shí)準(zhǔn)確地提供實(shí)際數(shù)據(jù)，對肝移植圍術(shù)期改善氧代謝的管理具有重要意義［26］。

3.3 肝移植圍術(shù)期心肌損害

本研究在流行病學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)［27］，肝移植術(shù)后早期死亡的病人中，心血管事件高達(dá)20%以上。在本研究1 000多例肝移植臨床實(shí)踐中，有16例發(fā)生心跳驟停，13例發(fā)生在開放后再灌注早期，3例發(fā)生在無肝期30 min左右，開放期的心跳驟停能很快復(fù)蘇，而3例發(fā)生于無肝期均術(shù)中死亡，本研究認(rèn)為無肝期低容量不利于心臟復(fù)蘇；通過對圍術(shù)期心肌酶和血清肌鈣蛋白研究，發(fā)現(xiàn)在肝移植圍術(shù)期，心肌酶呈進(jìn)行性增加，新肝期和術(shù)畢時(shí)達(dá)到高峰，肌鈣蛋白在術(shù)后24 h達(dá)到高峰，提示心肌在肝移植圍術(shù)期損害明顯［28］。同時(shí)本研究注意到肝硬化性心肌病病人的心肌功能在肝移植圍術(shù)期的變化較大，是圍術(shù)期不應(yīng)忽視的問題，應(yīng)予嚴(yán)密監(jiān)測和及時(shí)的處理。

3.4 肝移植圍術(shù)期腸損傷

腸缺血/再灌注是肝移植圍術(shù)期中幾乎必然發(fā)生的一種病理生理過程，這其中產(chǎn)生的氧自由基造成的細(xì)胞膜損傷會引起腸粘膜的破壞、腸道屏障功能的減弱以及腸道細(xì)菌移位甚至感染性休克等等，還可能引起遠(yuǎn)隔器官如心、肺、腎、腦等的損害，所以應(yīng)該引起足夠的重視。

3.5 臨床保護(hù)策略制訂

針對各個(gè)器官的損傷特點(diǎn)，本研究制訂了相應(yīng)的“肝移植圍術(shù)期器官保護(hù)策略”（表1），在肺循環(huán)、體循環(huán)、心、腎、腦、腸道、凝血功能、水電解質(zhì)等方面進(jìn)行總結(jié)歸納，以期在圍術(shù)期達(dá)到減輕臟器損傷［29］的目的。

表1 肝移植圍術(shù)期器官保護(hù)策略Fig.1 Perioperative strategy of liver transplantation

4 目前國內(nèi)外其它先進(jìn)的保護(hù)手段

如何更好的進(jìn)行供肝的保存是移植手術(shù)器官保護(hù)的另一個(gè)重點(diǎn)，在摘取供肝前將連接肝臟的血管接入“多器官功能修復(fù)系統(tǒng)”，模擬人體的供血機(jī)制，使供肝從供體到受體過程中始終處于最接近生理狀態(tài)的血液循環(huán)中。甚至利用體外膜肺裝置接入供肝，在保證血流的同時(shí)保證肝細(xì)胞的氧供。然而，由于這些技術(shù)操作復(fù)雜和費(fèi)用昂貴，目前未得到推廣使用。

5 展望

如何及時(shí)及有效的施行肝移植圍術(shù)期器官保護(hù)的任務(wù)任重道遠(yuǎn)，隨著人工智能及大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，越來越多的規(guī)范的臨床研究將進(jìn)一步為指導(dǎo)圍術(shù)期器官保護(hù)提供新的數(shù)據(jù)和新的方法，同時(shí)，通過基礎(chǔ)研究的探索，也有望進(jìn)一步明確損傷的機(jī)制，為保護(hù)性藥物的開發(fā)提供實(shí)驗(yàn)室證據(jù)。