何同梅（综述），郑智勇，武一曼（审校）

（1．福建中医药大学福总教学医院，南京军区福州总医院病理科，福州 350025;2．福建中医药大学中西医结合学院病理学教研组，福州 350003）

移植肝相关的缺血/再灌注损伤（ischemia/reperfusion injury，IRI）也称为保存性损伤，是指从供肝者心脏停跳开始到供肝植入受者体内，重新建立起血液循环的全过程中在任何时间和任何环节发生的肝细胞损伤。在肝移植领域，IRI与早期移植肝的无功能和肝功能障碍密切相关，同时IRI也增加了移植物急慢性排斥反应的发生率，减少IRI可以大大提高移植成功率。因此，IRI一直是器官移植研究中的一个热点。现将对IRI的发生机制、病理形态特点等方面的研究进展进行综述。

1 IRI的发生机制

IRI的发生、发展是一个连续的过程，是许多相关因子联合作用的结果，现按其病理生理学过程分为热缺血损伤、冷保存损伤、复温损伤和再灌注损伤四个过程。

1．1 热缺血损伤 肝脏在离体到冷灌注开始的这段时间叫热缺血期。这期间血流减少和氧缺乏直接导致细胞氧供的不足，线粒体呼吸链功能发生改变［1］，线粒体酶的氧化还原反应受到抑制，使三磷酸腺苷合成减少，无氧酵解增多导致乳酸、酮体沉积，引起代谢性酸中毒。细胞内三磷酸腺苷的降低导致细胞膜离子交换紊乱，抑制了Na+-K+-三磷酸腺苷酶的活性，引起细胞内Na+的蓄积，从而导致细胞的肿胀和坏死。细胞膜通透性的改变、Na+-Ca2+交换异常、酸中毒等导致细胞内Ca2+水平增高，而钙超载被认为是引起不可逆损伤的决定性环节。细胞质内钙水平的增加可促使黄嘌呤脱氢酶向黄嘌呤氧化酶转化，从而为氧自由基的产生提供了催化剂［2］。另外，库普弗细胞的钙超载是其被激活的原因之一，激活的库普弗细胞可通过释放大量毒性介质参与或介导肝脏损伤［3］。

1．2 冷保存损伤 器官通过冷保存来降低代谢率，但同时低温也会对器官组织的正常功能产生很大影响。经研究表明［4］，冷缺血主要损伤非实质性细胞，如库普弗细胞、窦状内皮细胞和胆管上皮细胞，其原因可能与热缺血时肝实质细胞内蛋白酶分解蛋白亢进有关。肝非实质细胞的损伤机制与热缺血损伤类似。另外，在这一过程中供肝的核因子κB受到应激并表达黏附因子、趋化因子、细胞因子等多种炎性介质［5］。

1．3 复温损伤 在切除患者病肝之后，供体肝脏拿到手术野进行血管重建的时段里，供肝逐渐被复温且酶的活性及代谢率提高，许多储存的肝糖原被快速消耗，只能通过增加无氧糖酵解来满足代谢的需求。无氧酵解产生更多乳酸及酮体使得酸中毒更加严重，因此，肝实质细胞损伤进一步加重［6］。

1．4 再灌注损伤 当血流再通后，肝细胞损伤进一步加重，其机制主要与库普弗细胞活化、内皮细胞受损、白细胞激活及以上细胞引起的一系列应激反应有关。

1．4．1 库普弗细胞激活 随着门静脉血流的开放，库普弗细胞被进入肝脏的肠毒素进一步激活，大量释放氧自由基、多种炎性因子及细胞因子［7］。其中氧自由基产生的脂质过氧化物可以通过氧化浆膜使膜的流动性和通透性发生改变，还可以通过氧化核酸使DNA双链断裂直接损伤细胞。氧自由基还可引起内皮细胞损伤导致微血管丧失完整性、血流量减少。肿瘤坏死因子 α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）是库普弗细胞激活后释放的最重要的细胞因子之一，持续增多的TNF-α可以促进肝细胞坏死，诱导肝细胞凋亡，并且诱导氧自由基的进一步释放和白细胞介素（interleukin，IL）1、IL-6、IL-8 分泌增加，与其他细胞因子相互作用共同加重肝组织损伤［8］。血小板活化因子在肝脏再灌注12 h后明显增加［9］，血小板活化因子通过增加TNF-α和细胞因子诱导中性粒细胞化学趋化因子来活化中性粒细胞，可导致急性炎性反应;血管渗透压的改变和血小板活化，提高促凝血物质的活性，加重微循环障碍;血栓素A2合成增加可以使血小板聚集、血管收缩。以上都是库普弗细胞激活对肝组织的损伤作用，而研究表明［10］，再灌注后库普弗细胞的血红素氧合酶1高表达有利于对抗白细胞聚集，减轻炎性反应。同时其他的生物活性物质（如包括磷脂酶A2、IL-10、地诺前列酮及白三烯等）均在加重肝损伤的同时也有正面调节作用。

1．4．2 内皮细胞损伤 肝窦内皮细胞作为冷缺血过程中受损最严重的细胞［11］，是一个重要的IRI级联反应诱发因素，它被激活后表达一系列的表面黏附分子及主要组织相容性复合体抗原，使红细胞、中性粒细胞、血小板黏附到内皮细胞，导致微循环障碍，并且活化中性粒细胞。另外，缺氧和内毒素刺激肝窦内皮细胞分泌内皮素，内皮素可以通过激活磷脂酶及细胞膜离子通道使收缩血管。同时具有舒张血管作用的一氧化氮减少，内皮素与一氧化氮水平失衡又加重了微循环障碍［12］。

1．4．3 白细胞激活 中性粒细胞活化后可产生氧自由基、细胞因子直接或间接损伤肝细胞，中性粒细胞与内皮细胞黏附还可促进肝微循环“无复流”现象产生，加重肝损伤。中性粒细胞的聚集也加重了微循环障碍。最近研究表明［13，14］，自然杀伤细胞、T 细胞和T细胞在肝IRI中也发挥着重要的作用，这些细胞释放一系列细胞因子和趋化因子或通过抗原呈递反应相互作用，最终将导致更多的淋巴细胞和中性粒细胞聚集［7］。目前关于Toll样受体（Toll-like receptors，TLRs）的研究很多，但还没有形成系统的理论。TLRs在天然免疫系统中有重要作用，主要在巨噬细胞、单核细胞和树突状细胞上表达。许多研究［12-14］认为，TLR-4的激活在 IRI中起重要作用，TLR-4受到激活后与配体结合进一步激活转录因子核因子κB及多种促炎因子（TNF-α、IL-8、细胞间黏附分子1等），从而引起肝细胞凋亡、坏死，而TLR-2和TLR-9也被认为是与IRI相关的分子机制。

2 IRI的病理形态学特点

IRI不同阶段供肝的病理学损伤也不一样。缺血期主要改变有肝细胞浊肿、变性。冷保存损伤主要是肝窦内皮细胞水肿、脱落，肝细胞进一步水肿，随着冷保存时间的延长，中央静脉旁的肝细胞出现坏死［15］。此外，还可以在肝小叶内见到一些单一或聚集的嗜酸性颗粒，可能是肝细胞坏死后的崩解颗粒［16］。再灌注损伤是在热缺血和冷保存损伤的基础上进一步加重的肝组织损伤，主要表现为静脉周围肝细胞的水样/气球样变、胆汁淤积、肝细胞凋亡、肝窦内中性粒细胞浸润，不同程度的肝细胞脱失和坏死，汇管区炎症轻微，无静脉内皮炎。

肝损伤修复反应于移植后的2～3 d即可发生。轻度IRI的修复反应常限于肝细胞有丝分裂、肝板增厚和细胞核体积增大。小叶中央肝细胞坏死经常触发邻近Ⅱ带区域肝细胞的有丝分裂，可迅速增殖并重建正常小叶或肝板结构。严重IRI地修复反应常会引起小胆管增生和门管区以及肝板结构变形，这些改变通常持续1～2个月或更长的时间［15］。另外，IRI还激活了肝星形细胞，并造成了中央静脉和汇管区纤维化［17］。

全国肝胆肿瘤及移植病理协作组2008年提出的移植肝IRI组织学分级［18］，按以下三个主要病理指标进行分级，其中最严重的一项作为分级依据。①肝细胞水样/气球样变:按累及面积分为3级，0级:无;轻度:﹤ 30%;中度:30%～50%;重度:﹥50%。②肝细胞胆汁淤积:同上。③肝细胞坏死:按累及面积分为3级，0级:无;轻度:﹤3个肝细胞的点状坏死;中度:3～5个肝细胞的灶性坏死;重度:﹥5个肝细胞的融合性/带状坏死。

3 IRI的预防及治疗

3．1 IRI的预处理 目前主动预防是国内外的研究热点，主动预防主要是预处理，即通过触发机体组织产生内源性抗损伤机制而发挥脏器保护作用，主要有以下两种不同的预处理方式。

3．1．1 肝脏缺血预处理 肝脏缺血预处理（ischemia preconditioning，IPC）是指组织或器官在经过短暂的缺血后，能启动内源性保护机制，增加其对随后持续性缺血的耐受性。目前，对于IPC的研究大多处于动物实验阶段，国外有报道部分应用于临床，但其效果并不一致。一些研究表明［19-21］，IPC具有减轻IRI的作用，有临床意义。而 Testa等［22］研究认为，实施缺血预处理组和未实施缺血预处理组的器官保护作用没有统计学差异，所以认为无临床意义。

IPC的保护性作用机制还没有完全研究清楚，可能通过以下一系列内源性机制减轻由IRI造成的损害。①IPC可抑制库普弗细胞产生氧自由基，诱导细胞产生抗氧自由基，从而减轻由氧自由基引起的肝实质细胞和非实质细胞的损伤。②IPC可抑制库普弗细胞产生TNF-α等多种细胞因子，从而在起始阶段阻止多种细胞因子的释放。同时还可激活血红素加氧酶1，从而抑制IL-1的表达，减少转录因子核因子κB与细胞核结合，增加细胞抗氧化能力。③IPC可抑制肝窦状隙内皮细胞和中性粒细胞表达黏附分子、细胞间黏附分子1和巨噬细胞分化抗原1，从而减少中性粒细胞的黏附、游走和激活，进而保护肝实质细胞。④IPC可激活腺苷A2A受体，刺激一氧化氮合酶的产生，增加一氧化氮的产生，使一氧化氮与内皮素重新趋向平衡。⑤IPC还可以通过腺苷和缓激肽等激活细胞膜受体，进而激活蛋白激酶C、p38丝裂原活化蛋白激酶等介导的细胞内信号转导途径［23］。目前认为蛋白激酶C和p38丝裂原活化蛋白激酶可维持细胞内稳态，防止细胞凋亡。

3．1．2 药物性预处理 用药物替代缺血诱导对肝脏的保护作用。由于该法的安全阈大，无需其他特殊仪器设备，操作简单、便于临床推广和应用，所以研究前景很大，但目前大多处于动物实验研究阶段。相关药物主要是抗氧化剂、腺苷受体激动剂、一氧化氮、能量代谢调节剂、抑制中性粒细胞激活的黏附剂、细胞保护因子等［24］。多种药物混合使用是药物性预处理的发展方向［25］。

3．2 IRI的治疗 目前对于IRI的治疗还没有一项有确定疗效的治疗方案，但是相关的临床和试验室研究都很多。氨基酸类的药物有甘氨酸、N-乙酰半胱氨酸等［26］，减少氧自由基的药物包括抗氧化剂、一氧化氮、一氧化碳等，减轻炎性反应的药物有前列环素、阿托品、糖皮质激素等［27］。另外，在分子水平、基因水平的动物试验性研究也很多，如干扰素调节因子、IL-10、程序性死亡因子、Bcl-6、Fas基因等。

4 结语

IRI一直是困扰肝脏移植的难题，近年来这方面的研究虽然取得了很大进展，但大多处于动物实验阶段，人类临床试验仍相对较少，并面临很多问题，如IPC的最佳复灌-缺血时间、用药剂量及时间是否符合伦理等。但是，随着对肝脏IRI的机制研究的不断深入，针对肝脏IRI具体机制的各个环节/靶点寻求几种方法相结合的综合防治措施将是未来研究的主要方向。

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