肝臟缺血/再灌注損傷藥物預(yù)處理的研究進(jìn)展

李中宇，王超群，麻 勇

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院肝臟微創(chuàng)外科，省部共建教育部肝脾外科重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 哈爾濱 150001)

肝臟缺血/再灌注損傷(hepatic ischemia-reperfusion injury，HIRI)是指肝臟組織缺血一段時(shí)間后，當(dāng)血流再灌注時(shí)，肝臟缺血損傷進(jìn)一步加重的病理生理過(guò)程。HIRI是目前肝臟外科手術(shù)中的瓶頸問(wèn)題，與患者手術(shù)治療預(yù)后密切相關(guān)，因此探尋有效的方法預(yù)防或減輕HIRI是目前研究的重點(diǎn)。HIRI的藥物預(yù)處理是指通過(guò)一些藥物或者活性物質(zhì)自身的藥理作用，對(duì)HIRI中的重要病理生理變化及相關(guān)信號(hào)通路進(jìn)行調(diào)節(jié)，減輕缺氧-復(fù)氧引起的組織細(xì)胞損傷。藥物預(yù)處理具有方法簡(jiǎn)捷、可操作性強(qiáng)、相對(duì)安全等優(yōu)點(diǎn)，在臨床上受到了廣泛關(guān)注，已經(jīng)成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。

目前，肝臟缺血/再灌注損傷藥物預(yù)處理的主要作用機(jī)制包括：(1)減輕細(xì)胞鈣超載；(2)減輕氧化應(yīng)激；(3)減少炎癥因子的產(chǎn)生；(4)調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡、焦亡或自噬。HIRI的預(yù)處理藥物大多通過(guò)以上一種或多種機(jī)制減輕組織細(xì)胞損傷，提高肝臟組織和細(xì)胞對(duì)缺血/再灌注(ischemia-reperfusion，IR)的耐受性，保護(hù)肝臟功能，避免術(shù)后肝功能障礙甚至衰竭的發(fā)生。下面將根據(jù)上述提到的不同機(jī)制，對(duì)目前一些代表性藥物作以分類(lèi)介紹。

1 減輕細(xì)胞鈣超載類(lèi)藥物

IR發(fā)生時(shí)，三磷酸腺苷(adenosine triphosphate，ATP)產(chǎn)生減少，鈉鉀泵的活性下降，使細(xì)胞內(nèi)的Ca2+濃度異常升高，即鈣超載。另外，細(xì)胞缺血缺氧導(dǎo)致的線粒體結(jié)構(gòu)及功能損傷也會(huì)引起細(xì)胞內(nèi)鈣超載。鈣超載主要通過(guò)激活中性蛋白酶、蛋白激酶C等鈣依賴(lài)酶誘導(dǎo)細(xì)胞死亡或凋亡[1]。目前常見(jiàn)的藥物主要通過(guò)保護(hù)線粒體的結(jié)構(gòu)及功能減輕HIRI過(guò)程中的細(xì)胞鈣超載。

Neda等[2]提出水飛薊賓可以在調(diào)節(jié)OPA1和MFN1基因表達(dá)的同時(shí)，中和大量的ROS以維持線粒體膜的完整性、減輕線粒體的膜融合，減輕鈣超載，進(jìn)而減輕HIRI。Gu等[3]通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，熊去氧膽酸溶血磷脂酰乙醇酰胺可以保護(hù)線粒體，維持ATP的產(chǎn)生、保持線粒體裂變與融合之間的平衡，減輕鈣超載，從而抑制線粒體介導(dǎo)的凋亡途徑，發(fā)揮減輕HIRI的作用。

2 減輕氧化應(yīng)激類(lèi)藥物

生理情況下，肝細(xì)胞產(chǎn)生的活性氧自由基(reactive oxygen species，ROS)與其含有的超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)保持動(dòng)態(tài)平衡。IR過(guò)程中，Kupffer細(xì)胞和中性粒細(xì)胞產(chǎn)生大量的ROS，使得機(jī)體自身產(chǎn)生的SOD不能將其完全清除，從而引起線粒體功能障礙、蛋白質(zhì)和細(xì)胞膜的完整性被破壞、脂質(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)生丙二醛等脂質(zhì)過(guò)氧化物[1,4]。因此，清除過(guò)多的ROS或提高SOD的表達(dá)可以抑制IR過(guò)程中氧化應(yīng)激的發(fā)生，從而減輕HIRI。

閆書(shū)鳴等[5]發(fā)現(xiàn)門(mén)冬氨酸鳥(niǎo)氨酸注射液通過(guò)阻止中性粒細(xì)胞過(guò)度聚集，提高SOD和NO的水平，減輕氧化應(yīng)激。De Almeida等[6]研究證實(shí)亞甲藍(lán)(Methylene blue，MB)在低濃度時(shí)可以發(fā)揮其還原性，在IR的電子轉(zhuǎn)移中替代氧分子作為黃嘌呤氧化酶電子的受體，從而減少ROS的產(chǎn)生。MB還能抑制可溶性鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶的活性，提高細(xì)胞內(nèi)游離NO濃度，減輕氧化應(yīng)激。

3 抗炎類(lèi)藥物

炎癥反應(yīng)是組織損傷修復(fù)過(guò)程中的一種防御反應(yīng)，但過(guò)度的炎癥反應(yīng)卻會(huì)對(duì)組織器官功能造成損害。在HIRI過(guò)程中，活化的Kupffer細(xì)胞會(huì)釋放大量ROS、促炎性細(xì)胞因子、趨化因子和粘附分子。再灌注后期(6-24 h)，中性粒細(xì)胞通過(guò)ROS激活的炎癥途徑在肝臟缺血區(qū)域聚集，介導(dǎo)肝臟實(shí)質(zhì)細(xì)胞的炎癥反應(yīng)[1,4]。因此，調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)也是減輕HIRI的途徑之一，主要涉及TLR4/NF-кB、Nrf2/HO-1、PI3K/Akt/mTOR等信號(hào)通路。

3.1 腎上腺素能受體拮抗劑Mohammed等[7]提出卡維地洛作為一種腎上腺素能受體拮抗劑，可以選擇性拮抗α1ARs和非選擇性拮抗β1ARs和β2ARs，抑制G蛋白偶聯(lián)受體信號(hào)通路，降低蛋白激酶C的水平，從而減少NF-кB的釋放，減輕炎癥反應(yīng)。CF102是一種高度選擇性的α3腎上腺素能受體拮抗劑，Ohana等[8]認(rèn)為CF102通過(guò)下調(diào)PI3K/NF-кB信號(hào)通路的表達(dá)，發(fā)揮有效的抗炎作用。

3.2 二肽基肽酶-4抑制劑Sherif等[9]發(fā)現(xiàn)二肽基肽酶-4抑制劑維格列汀同樣具備減輕HIRI的效果，主要是由維格列汀下調(diào)高遷移率族蛋白1(high mobility group protein 1，HMGB-1)和TNF-α的水平，從而減少TLR4/NF-кB信號(hào)通路的表達(dá)來(lái)減輕炎癥反應(yīng)。Abdel-Gaber等[10]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)西他列汀可以提高Nrf-2 mRNA的表達(dá)和HO-1含量，通過(guò)激活Nrf-2/HO-1途徑發(fā)揮抗炎作用。

3.3 麻醉類(lèi)藥物Yang等[11]研究發(fā)現(xiàn)瑞芬太尼作為一種阿片受體激動(dòng)劑可以激活β-抑制蛋白，從而抑制TLR4信號(hào)通路的表達(dá)，進(jìn)一步減少NF-кB和絲裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase，MAPK)的表達(dá)，減輕HIRI的炎癥反應(yīng)。在臨床麻醉中常用的α2受體激動(dòng)劑右美托咪定，可以激活Kupffer細(xì)胞表面的突觸前α2A受體,并抑制去甲腎上腺素的表達(dá)，抑制炎癥反應(yīng)，減輕肝切除術(shù)中HIRI[12]。

3.4 中藥及天然化合物中藥作為我國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的精華所在，在很多領(lǐng)域都能發(fā)揮出西藥無(wú)可替代的治療效果。因此，中藥在HIRI中的保護(hù)作用同樣值得關(guān)注。

丹參酮ⅡA作為丹參主要提取物，可通過(guò)下調(diào)HMGB-1的表達(dá)，減少TLR4/NF-кB信號(hào)通路的激活，同時(shí)提高PTEN/PI3K/AKT信號(hào)通路的活性，實(shí)現(xiàn)對(duì)HIRI的保護(hù)作用[13]。另外，Zhang等[14]發(fā)現(xiàn)丹參的另一種活性成分紫草酸鎂B能抑制JAK2/STAT3信號(hào)通路，減輕HIRI過(guò)程中的炎癥反應(yīng)。甘草的主要活性成分甘草次酸能夠下調(diào)HMGB-1的表達(dá)，進(jìn)而抑制TLR4的活化以及其下游IRAK1、ERK、p38和NF-κB的磷酸化，減少TNF-α和IL-1β的產(chǎn)生[15]。同時(shí)還有研究發(fā)現(xiàn)，芒果苷可以通過(guò)誘導(dǎo)HO-1的表達(dá)在肝臟缺血/再灌注過(guò)程中發(fā)揮抗炎作用[16]。常用的中藥中，梔子的主要藥效成份京尼平苷和蘆薈的主要化學(xué)成份蘆薈苷也可分別激活PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路和抑制TLR4/MyD88/NF-кB信號(hào)通路，緩解HIRI。

3.5 內(nèi)源性活性物質(zhì)不僅僅是外源性藥物可以減輕HIRI損傷，很多內(nèi)源性活性物質(zhì)同樣可以發(fā)揮重要的保護(hù)作用。Ang II/AT1R 通路，作為關(guān)鍵的缺氧/缺血性器官損傷調(diào)節(jié)軸，AT1R的激活會(huì)增加氧化應(yīng)激和炎性細(xì)胞因子的表達(dá)。Li等[17]提出雌激素能夠通過(guò)下調(diào)Ang II/AT1R的表達(dá)，防止炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)和氧化氧化應(yīng)激，抑制炎癥反應(yīng)。Ye等[18]還發(fā)現(xiàn)，主要在巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞等細(xì)胞中表達(dá)的半乳糖凝集素-1(galectin-1，Gal-1)預(yù)處理可提高抗炎細(xì)胞因子IL-10的表達(dá)，同時(shí)顯著減弱TNF-α、IL-1β、IL-6和IFN-γ等促炎性細(xì)胞因子和趨化因子(CXCL-1、CXCL-10)的表達(dá)，減輕炎癥反應(yīng)。

3.6 其他除上述分類(lèi)中包含的藥物外，不斷有新的藥物被證實(shí)能夠在HIRI過(guò)程中發(fā)揮抗炎作用。Kamel等[19]提出血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑培哚普利，可以通過(guò)Nrf-2相關(guān)信號(hào)通路、TLR4/NF-кB、JAK1/STAT-3、PI3k/Akt/mTOR等多種信號(hào)通路減輕HIRI。Yu等[20]發(fā)現(xiàn)左旋四氫巴馬汀能直接減少細(xì)胞炎性因子TNF-α和IL-6的產(chǎn)生，進(jìn)一步抑制ERK/NF-кB信號(hào)通路，在IR過(guò)程中起到保護(hù)作用。

4 細(xì)胞程序性死亡調(diào)節(jié)藥物

IR過(guò)程中主要涉及肝細(xì)胞的三種程序性死亡過(guò)程：凋亡、焦亡和自噬。通過(guò)對(duì)這三種死亡過(guò)程的關(guān)鍵因素進(jìn)行調(diào)控，可達(dá)到緩解HIRI的目的。

楊旭堃等[21]提出PPAR-α受體激動(dòng)劑非諾貝特可以促進(jìn)SIRT1去乙?；揎桭OXO1，減少CytC和caspase-3的表達(dá)，從而抑制線粒體介導(dǎo)細(xì)胞凋亡途徑的激活。雷帕霉素可特異性抑制哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白復(fù)合物1(mammalian target of rapamycin complex 1，mTORC1)，使ULK1和LC3-Ⅱ的表達(dá)增加，激活細(xì)胞自噬，減輕HIRI[22]。ω-3不飽和脂肪酸家族中二十二碳六烯酸(DHA)可以上調(diào)PI3K-Akt信號(hào)通路，顯著下調(diào)焦亡相關(guān)蛋白NOD樣受體家族3(NOD-like receptors，NLRP3)的表達(dá)，抑制細(xì)胞焦亡經(jīng)典途徑，減少caspase-1活化[23]。

此外，一些天然化合物也可以通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡、焦亡或自噬緩解HIRI。Lin等[24]發(fā)現(xiàn)黃連素能激活SIRT1/FOXO3α信號(hào)通路誘導(dǎo)的自噬，使Beclin-1和LC3-Ⅱ表達(dá)上調(diào)，在IR過(guò)程中發(fā)揮保護(hù)作用。Liu等[25]也提出紫草素可通過(guò)激活PI3k/Akt信號(hào)通路，上調(diào)抗凋亡蛋白Bcl-2的表達(dá)，同時(shí)下調(diào)促凋亡蛋白Bax、凋亡相關(guān)caspase3和caspase9以及自噬相關(guān)調(diào)控蛋白Beclin-1和LC3-Ⅱ的表達(dá)，抑制細(xì)胞凋亡和過(guò)度自噬。

5 多機(jī)制藥物

近年來(lái)，諾比列汀因其多種醫(yī)學(xué)特性和生物學(xué)作用而受到廣泛關(guān)注。Dusabimana等[26]發(fā)現(xiàn)諾比列汀可激活SIRT1/FOXO3α信號(hào)通路誘導(dǎo)自噬，并通過(guò)PGC-1α/NRF1/TFAM信號(hào)通路調(diào)節(jié)線粒體的生物合成，還可抑制基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMP)共同發(fā)揮HIRI的保護(hù)作用。最近的研究也表示肝選擇性MMP-9抑制劑能夠減輕HIRI，同時(shí)加速肝臟組織重生。

在最新的研究中，作為糖尿病治療藥物的PPAR-γ激動(dòng)劑也被發(fā)現(xiàn)能夠在肝臟缺血/再灌注過(guò)程中發(fā)揮保護(hù)作用。在肝臟手術(shù)前1-3 d口服PPAR-γ激動(dòng)劑可以通過(guò)激活FAM3A-ATP-Akt信號(hào)通路，減輕氧化應(yīng)激并減少炎性介質(zhì)NF-кB，有效緩解HIRI[27]。此外，巖白菜素也可通過(guò)上調(diào)PPAR-γ的表達(dá)，調(diào)控下游NF-кB-p65和JAK2/STAT1途徑，減輕氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)[28]。

鳶尾素是一種由骨骼肌和心肌在運(yùn)動(dòng)后分泌的蛋白質(zhì)，在HIRI中可以通過(guò)多種途徑發(fā)揮保護(hù)作用。外源鳶尾素治療不僅可以改善肝功能，減少肝組織壞死和細(xì)胞凋亡，還能夠顯著抑制線粒體裂變相關(guān)蛋白—?jiǎng)恿Φ鞍? (drp-1)和Fission 1 的表達(dá)，同時(shí)增加線粒體含量以及PGC-1α和TFAM的表達(dá)，抑制線粒體裂變、促進(jìn)線粒體生物發(fā)生。并且，鳶尾素可以通過(guò)上調(diào)解偶聯(lián)蛋白2的表達(dá)，減輕氧化應(yīng)激[29]。

6 總結(jié)與展望

綜上所述，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)許多預(yù)處理藥物能夠有效改善HIRI，但HIRI藥物預(yù)處理的研究及應(yīng)用仍有以下幾點(diǎn)待于完善：(1)藥物預(yù)處理實(shí)驗(yàn)仍處于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)階段，從基礎(chǔ)研究到臨床應(yīng)用還需進(jìn)一步考慮藥物的最適劑量、安全性、藥代動(dòng)力學(xué)等問(wèn)題；(2)根據(jù)不同藥物的作用機(jī)制以及藥代動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)，在肝臟手術(shù)圍手術(shù)期內(nèi)采取何種方式以及何時(shí)給藥能發(fā)揮藥物的最佳保護(hù)作用仍需在臨床應(yīng)用中不斷摸索；(3)作用機(jī)制不同的預(yù)處理藥物是否可以通過(guò)聯(lián)合用藥實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，更好地減輕HIRI損傷，將是未來(lái)研究的重要方向。

除此之外，最新的研究發(fā)現(xiàn)，非編碼RNA中的miRNA以及l(fā)ncRNA在HIRI中也發(fā)揮著十分重要的作用。比如，miR-17過(guò)表達(dá)抑制STAT3表達(dá)使自噬上調(diào)，從而加重HIRI；抑制miR-34a能夠激活SIRT1使p53去乙酰化減少細(xì)胞凋亡，減輕HIRI；沉默lncRNA AK139328可抑制巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)和NF-кB的活化，同樣可以減輕HIRI[30]。因此，非編碼RNA預(yù)處理一樣能夠在肝臟缺血/再灌注中發(fā)揮保護(hù)作用，值得關(guān)注。