肝缺血再灌注損傷發(fā)生機制及抗缺血再灌注損傷麻醉藥物應(yīng)用進展

肖夢柔，趙媛

湖南師范大學(xué)第一附屬醫(yī)院麻醉科，長沙 410005

肝缺血再灌注損傷（HIRI）普遍發(fā)生在肝葉切除、肝移植等手術(shù)中。術(shù)中因第一肝門阻斷，肝組織內(nèi)缺血缺氧使ATP大量消耗，ATP依賴性Na+/K+泵失效，導(dǎo)致細(xì)胞能量代謝障礙，離子分布失衡，細(xì)胞水腫；松開阻斷后，血流重新灌注，發(fā)生一系列氧化應(yīng)激、炎癥等，加重肝臟損傷[1]。炎癥反應(yīng)、細(xì)胞能量代謝異常、血流循環(huán)障礙等都參與HIRI的發(fā)生[2-4]。目前對于HIRI的防治主要通過減少肝門阻斷時間、低溫療法、藥物預(yù)處理、缺血預(yù)處理等方式。藥物預(yù)處理不僅有使用方便、不干擾手術(shù)等優(yōu)點，還可有效減輕HIRI所致的全身反應(yīng)。隨著麻醉技術(shù)及藥物研究的發(fā)展，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)，一些具有抗炎、抗凋亡等功能的麻醉藥物也能顯著減輕HIRI，如右美托咪定、瑞芬太尼等。術(shù)中使用此類麻醉藥物可通過減少炎癥因子產(chǎn)生、調(diào)節(jié)信號通路功能等途徑減輕缺血再灌注損傷?，F(xiàn)就HIRI的發(fā)生機制及抗缺血再灌注損傷麻醉藥物應(yīng)用的相關(guān)研究進展綜述如下。

1 HIRI發(fā)生機制

1.1 炎癥反應(yīng) 由于肝臟庫普弗細(xì)胞（KCs）被激活，導(dǎo)致大量活性氧（ROS）生成，引起氧化應(yīng)激反應(yīng)，產(chǎn)生大量的促炎趨化因子和細(xì)胞因子，促進和放大中性粒細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)。KCs是一種肝固有巨噬細(xì)胞[5]。在HIRI后，肝細(xì)胞分泌大量的高遷移率族蛋白B1（HMGB1），HMGB1與Toll樣受體4結(jié)合并激活KCs；KCs還可通過危險相關(guān)分子模式，由Toll樣受體、核苷酸結(jié)合寡聚結(jié)構(gòu)域樣受體等識別激活[6]。KCs被激活后，通過釋放大量ROS、促炎細(xì)胞因子加重炎癥反應(yīng)，如腫瘤壞死因子α（TNF-α）、干擾素γ等，它們在松開阻斷后血流再灌注早期（2 h內(nèi)）參與HIRI[1]。

TNF-α在HIRI中有重要作用。TNF-α通過誘導(dǎo)趨化因子上皮中性粒細(xì)胞激活蛋白78和ROS的產(chǎn)生使得更多TNF-α生成，還通過產(chǎn)生絲裂原激活蛋白激酶和c-Jun N端激酶直接損傷肝細(xì)胞[7]。TNF-α還可促進中性粒細(xì)胞在血管內(nèi)的黏附及外滲、激活NF-κB放大炎癥反應(yīng)，并可誘導(dǎo)肝竇內(nèi)皮細(xì)胞表面P-選擇素表達上調(diào)，促進血小板黏附和活化[8]。

損傷早期，被誘導(dǎo)大量產(chǎn)生的中性粒細(xì)胞在趨化因子引導(dǎo)下，穿出血管并蓄積在肝細(xì)胞，通過ROS和蛋白酶的氧化應(yīng)激等一系列反應(yīng)引起肝組織損傷。損傷晚期，由于中性粒細(xì)胞在肝臟過度浸潤，導(dǎo)致組織病變范圍不斷擴大，從而持續(xù)發(fā)生細(xì)胞內(nèi)氧化應(yīng)激反應(yīng)、線粒體膜障礙，加重?fù)p傷[9]。

1.2 能量代謝異常 線粒體作為細(xì)胞的“能量工廠”，能通過磷酸化等反應(yīng)產(chǎn)生ATP提供能量，還參與血紅素、蛋白質(zhì)等的合成。線粒體對缺血、缺氧特別敏感，當(dāng)發(fā)生HIRI時，線粒體膜結(jié)構(gòu)遭到破壞，線粒體中的高電導(dǎo)—通透性轉(zhuǎn)換孔打開，隨后線粒體通透性改變，產(chǎn)能反應(yīng)受阻，ATP銳減，生成ROS[10]。由于線粒體大量損傷，細(xì)胞只能進行無氧活動，產(chǎn)生大量乳酸、丙酮酸等造成酸性環(huán)境，進一步抑制酶活性。由于ATP減少，Na+-K+泵功能失調(diào)，Na+-Ca2+泵活性加強，Ca2+大量進入細(xì)胞，而鈣泵由于功能障礙不能移出Ca2+，導(dǎo)致鈣超載。而且由于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)蛋白折疊錯誤或未折疊，激發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣泵受損釋放Ca2+，進而加重了 Ca2+在細(xì)胞內(nèi)蓄積[11]。鈣超載能激活磷脂酶從而損傷細(xì)胞膜，抑制ATP生成，產(chǎn)生大量ROS，加劇肝臟損傷。

1.3 細(xì)胞凋亡與自噬 細(xì)胞凋亡是維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的一種耗能性的程序性死亡。凋亡主要發(fā)生在肝實質(zhì)細(xì)胞、肝星狀細(xì)胞、KCs等。在凋亡的級聯(lián)反應(yīng)中，胱冬肽酶參與的內(nèi)源性途徑直接形成凋亡體[12]。線粒體功能障礙在凋亡過程中也發(fā)揮著重要作用。細(xì)胞色素C作為線粒體釋放的前凋亡因子，與ATP結(jié)合，激活胱冬肽酶。

自噬通過溶酶體降解細(xì)胞內(nèi)失活或功能失調(diào)的細(xì)胞器來促進細(xì)胞存活，減輕損傷。當(dāng)HIRI后，自噬水平明顯上調(diào)。目前認(rèn)為自噬的作用是雙向的。在HIRI環(huán)境中，雙膜自噬體通過吞噬、消化受損失活的細(xì)胞器，為細(xì)胞提供能量，以滿足應(yīng)激狀態(tài)下的能量需求，減少ROS的釋放[13]。XUE等[14]構(gòu)建肝移植大鼠模型，發(fā)現(xiàn)垂體腺苷酸環(huán)化酶激活多肽以自噬依賴的方式保護肝細(xì)胞，通過啟動自噬程序保持肝細(xì)胞活力，并促進肝再生、修復(fù)。ZHU等[15]發(fā)現(xiàn)，用雷帕霉素（一種mTOR抑制劑）預(yù)處理熱缺血再灌注模型，可誘導(dǎo)增強自噬，激活mTORC2-Akt通路以減輕炎癥反應(yīng)和肝臟損傷。適度的自噬能保護肝細(xì)胞，但細(xì)胞自噬過強，未損傷的細(xì)胞器受到影響，則會引發(fā)整個細(xì)胞的自噬性死亡。

1.4 血液循環(huán)障礙 在肝門阻斷時，由于入肝血流阻斷，無新鮮血流流入肝臟，導(dǎo)致肝臟處于一種缺血缺氧狀態(tài)。而再灌注后，在HIRI早期，即可因炎癥因子增多、血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷等因素可造成微循環(huán)障礙。微循環(huán)直接參與細(xì)胞物質(zhì)、能量的傳遞[16]。發(fā)生HIRI時，血管內(nèi)皮細(xì)胞釋放縮血管物質(zhì)如內(nèi)皮素、血管緊張素Ⅱ等，造成血管狹窄甚至末端閉合。被激活的中性粒細(xì)胞釋放大量炎癥介質(zhì)，吸引更多的中性粒細(xì)胞聚集、黏附于毛細(xì)血管和后微靜脈等的內(nèi)皮從而阻塞血管，使血流灌注進一步減少。損傷早期，細(xì)胞內(nèi)外離子紊亂造成內(nèi)皮細(xì)胞破壞、滲透性改變，導(dǎo)致血管通透性增加及血小板活化，導(dǎo)致血栓形成。大量研究表明，通過抑制中性粒細(xì)胞浸潤和縮血管物質(zhì)產(chǎn)生可以改善再灌注后的肝臟功能。

1.5 細(xì)菌移位 黃風(fēng)怡等[17]研究發(fā)現(xiàn)，長時間的肝門阻斷造成腸淤血損傷后，將產(chǎn)生大量的炎癥因子，引起中性粒細(xì)胞激活和聚集；細(xì)胞間黏附分子1可介導(dǎo)中性粒細(xì)胞的細(xì)胞毒效應(yīng)從而導(dǎo)致腸黏膜屏障損傷。腸黏膜屏障功能受損后，細(xì)菌、細(xì)菌碎片移出腸道，其產(chǎn)生的內(nèi)毒素可通過血流系統(tǒng)大量向門靜脈循環(huán)轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致Toll樣受體4活化，加重炎癥級聯(lián)反應(yīng)并導(dǎo)致肝臟再次損傷。臨床研究發(fā)現(xiàn)，進行10 d以上的抗生素預(yù)防治療后，肝移植術(shù)后的肝細(xì)胞功能得到較大改善，且能顯著降低移植肝發(fā)生功能障礙的概率[18]。

2 抗HIRI麻醉藥物的應(yīng)用

臨床上對于減輕HIRI的研究主要集中在藥物的臨床應(yīng)用，如促紅細(xì)胞生成素、硫化氫、抗氧化劑、維生素E、抗壞血酸等。這些藥物大多以術(shù)后病房應(yīng)用為主，術(shù)中使用不便。越來越多的研究表明，麻醉藥物的使用也能減少HIRI發(fā)生。當(dāng)前，圍手術(shù)期使用的抗HIRI麻醉藥物主要有以下幾類。

2.1 靜脈麻醉藥

2.1.1 鎮(zhèn)靜類 一些靜脈鎮(zhèn)靜類藥物的使用不僅能維持術(shù)中麻醉深度，還能減輕缺血再灌注損傷，如右美托咪定、丙泊酚、咪達唑侖、依托咪酯等。

右美托咪定是一種通過作用于中樞腦干藍斑核產(chǎn)生鎮(zhèn)靜、抗焦慮、抑制交感神經(jīng)興奮的高選擇性的α2腎上腺受體激動劑。右美托咪定可通過抗炎、抗凋亡、減輕氧化應(yīng)激等發(fā)揮器官保護作用。馬新剛等[19]構(gòu)建肝細(xì)胞缺血再灌注損傷模型，發(fā)現(xiàn)右美托咪定可顯著降低肝細(xì)胞缺血再灌注損傷后培養(yǎng)液中ROS、MDA水平，增加ATP水平。生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，右美托咪定可通過調(diào)節(jié)MALA T1/miR-126-5p/HMGB1軸發(fā)揮肝保護作用。ZHOU等[20]發(fā)現(xiàn)，右美托咪定能以PPARγ/STAT3依賴的方式促進巨噬細(xì)胞M2活化，抑制肝內(nèi)促炎固有免疫激活，發(fā)揮肝保護作用。右美托咪定還能通過增加GSK-3腎上腺素能受體表達，保護agaMKP-1/Nrf2通路活性，減輕脂多糖誘導(dǎo)的大鼠肝氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡[21]。

丙泊酚是麻醉科最常用的麻醉藥物之一，其化學(xué)結(jié)構(gòu)與維生素E相似，不僅具有鎮(zhèn)靜、催眠作用，還具有免疫調(diào)節(jié)、抗炎、抗氧化、減輕缺血再灌注引起的遠(yuǎn)隔臟器損傷、保護線粒體功能等作用。多項研究報道，丙泊酚可通過多種不同分子機制抑制或加強相應(yīng)信號通路功能，顯著減輕HIRI誘導(dǎo)的肺、腎、腸等多器官損傷。邵亮等[22]通過構(gòu)建大鼠HIRI模型發(fā)現(xiàn)，丙泊酚能顯著降低NF-κB、MDA及TNF-α、IL-1β、IL-6的表達水平。有Meta分析發(fā)現(xiàn)，丙泊酚能顯著降低ALT、AST、MDA水平，增加SOD表達，有效減輕HIRI后肝細(xì)胞損傷[23]。但部分研究者對丙泊酚在HIRI中發(fā)揮肝保護作用持質(zhì)疑態(tài)度。因此，還需大量臨床試驗驗證丙泊酚的作用及其機制。

咪達唑侖因具有良好的鎮(zhèn)靜和催眠作用，臨床上常用于麻醉誘導(dǎo)。GHORI等[24]發(fā)現(xiàn)，咪達唑侖可減少體外缺血再灌注誘導(dǎo)的中性粒細(xì)胞p38 MAPK磷酸化，導(dǎo)致中性粒細(xì)胞表面黏附分子CD11b/CD18表達降低，從而發(fā)揮肝保護作用。咪達唑侖可降低IRI肝細(xì)胞中Bax蛋白表達和凋亡指數(shù)，上調(diào)Bcl-2蛋白表達，從而減少肝細(xì)胞凋亡。咪達唑侖結(jié)構(gòu)含有芳香環(huán)，可與自由基反應(yīng)形成穩(wěn)定的集團，從而發(fā)揮清除氧自由基、減輕脂質(zhì)過氧化反應(yīng)的作用。然而確切機制還有待驗證。

依托咪酯屬非巴比妥類藥物。因其平穩(wěn)、對呼吸循環(huán)影響小被廣泛應(yīng)用于合并心血管疾病的老年患者麻醉中?，F(xiàn)有研究對依托咪酯用于HIRI的肝保護作用說明甚少，但有學(xué)者通過構(gòu)建大鼠IR模型，發(fā)現(xiàn)依托咪酯能顯著降低ET-1水平，保護內(nèi)皮細(xì)胞，減輕HIRI對機體的損傷。張東博等[25]發(fā)現(xiàn)依托咪酯可上調(diào)Bcl-2蛋白表達、下調(diào)Bax蛋白表達，通過減少肝細(xì)胞凋亡，減輕HIRI，而與依托咪酯劑量相關(guān)性還有待證實。依托咪酯可用于老年肝切除術(shù)患者，可替補丙泊酚發(fā)揮肝保護作用。

2.1.2 鎮(zhèn)痛類 阿片類藥物臨床應(yīng)用廣泛，其通過作用于阿片受體而發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用。大量研究證實，瑞芬太尼、舒芬太尼、嗎啡、地佐辛等有助于減輕HIRI。研究發(fā)現(xiàn)，嗎啡、瑞芬太尼可通過增加誘導(dǎo)型一氧化氮合酶表達或抑制NF-κB表達而實現(xiàn)肝保護作用[26]。謝麗萍等[27]發(fā)現(xiàn)，舒芬太尼可以抑制p38 MAPK通路，降低磷酸化水平，通過減輕氧化應(yīng)激，減輕肝細(xì)胞損傷。另有研究發(fā)現(xiàn)，瑞芬太尼可通過激活p38 MAPK通路，減少炎癥因子如TNF-α、IL-1β產(chǎn)生，減輕肝臟炎癥反應(yīng)。石世堅等[28]研究發(fā)現(xiàn)，地佐辛可降低腹腔鏡肝葉切除術(shù)患者IL-6、IL-10水平，減輕炎癥反應(yīng)，從而發(fā)揮肝保護作用。

2.1.3 其他靜脈麻醉藥 氟比洛芬酯是臨床上常用的非甾體類抗炎藥，主要通過抑制前列腺素合成酶產(chǎn)生，進而發(fā)揮止痛、抗炎等作用。李玲等[29]證實，該藥能抑制肝葉切除術(shù)中炎癥因子及MDA的產(chǎn)生，增加SOD水平，維持機體內(nèi)炎癥因子平衡，通過減輕術(shù)中炎癥反應(yīng)和清除自由基，減輕再灌注損傷和手術(shù)應(yīng)激反應(yīng)。

帕瑞昔布是一種選擇性環(huán)氧合酶2（COX-2）抑制劑，因其速效、長效、強效等優(yōu)勢，被用于圍術(shù)期抗炎止痛治療。研究表明，抑制COX-2表達能減輕HIRI。宗小川等[30]發(fā)現(xiàn)，術(shù)中使用帕瑞昔布可減輕術(shù)中應(yīng)激、抑制炎癥因子大量釋放，對右肝部分切除術(shù)中缺血再灌注損傷的肝臟具有顯著的保護作用。

氯胺酮是一種神經(jīng)安定類麻醉藥，因其集鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛、肌松于一體而被視為一種理想麻醉藥。一項薈萃分析發(fā)現(xiàn)，氯胺酮能顯著降低術(shù)后早期IL-6的產(chǎn)生，減輕炎癥反應(yīng)[31]；還可作為一種免疫調(diào)節(jié)藥物防止局部炎癥的惡化。楊哲等[32]研究發(fā)現(xiàn)，小劑量氯胺酮能減少肝移植術(shù)中及術(shù)后TNF-α、IL-6的產(chǎn)生，減輕HIRI。S（+）氯胺酮是氯胺酮發(fā)揮主要藥理作用的右旋異構(gòu)體，其效價更強、不良反應(yīng)更少，其能顯著降低冠狀動脈旁路手術(shù)患者血IL-6、IL-8水平，減輕手術(shù)誘導(dǎo)的全身炎癥反應(yīng)[33]。

2.2 吸入麻醉藥 吸入麻醉藥是術(shù)中麻醉維持必不可少的，集鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛、肌松于一身，易于調(diào)控，易經(jīng)肺代謝，而且能降低術(shù)中知曉發(fā)生率。深入研究發(fā)現(xiàn)，此類藥物對心、肝、肺、腎等器官也具有保護作用，其機制主要是抗炎和抗缺血再灌注損傷，其中以七氟烷最為常用。WU等[34]研究發(fā)現(xiàn)，七氟烷能顯著降低ALT、AST水平，減少肝細(xì)胞凋亡；生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，七氟烷能下調(diào)MiR-200c/ZEB1通路活性，降低H2O2誘導(dǎo)的肝AML-12細(xì)胞凋亡，從而減輕肝損傷。SIMA等[35]發(fā)現(xiàn)，七氟烷還能通過激活JAK2-STAT3通路，減輕炎癥反應(yīng)，發(fā)揮肝保護作用。還有研究發(fā)現(xiàn)，異氟烷用于肝切除術(shù)中也有助于減輕HIRI[36]。具體機制有待進一步探討。

綜上所述，HIRI病理生理機制十分復(fù)雜，且多種因素相互影響，單純使用某一種藥物不能獲得滿意的治療效果。越來越多的研究表明，麻醉藥物可通過減少肝細(xì)胞凋亡、抑制炎癥因子的合成及釋放等多種機制減輕HIRI，且多種麻醉藥物聯(lián)用不僅能彌補使用單一麻醉藥物的不足，且能提供多種機制保護肝細(xì)胞。因此，研究、探索麻醉藥物尤其是有多種保護作用機制的麻醉藥物是很有必要的。