朱方方，朱杰，尹博伟，李宏

肝脏缺血再灌注损伤机制及其进展

朱方方，朱杰，尹博伟，李宏

临床上，在肝脏手术过程中，如大型肝肿瘤的切除、肝脏创伤、血管重建及肝移植等，都会导致肝脏缺血再灌注损伤（IRI）。IRI是众多因子参与的复杂病理生理过程，目前对于终末期肝脏疾病的唯一有效的方法是肝移植，然而肝功能不全和肝衰竭是肝移植术后患者是否得以生存以及生存质量是否良好的关键因素。故对其发生机制以及保护策略的研究早已成为医学关注的一大热点，本文就IRI的发生机制及其研究进展作进一步的总结。

1　IRI损伤机制

1.1酸中毒代谢性酸中毒往往发生在人体产生过多的酸以及肾脏无法把多余的酸排出体外的情况下。它和缺血缺氧密切相关，是缺血再灌注损伤中最基本的机制[1]。酸中毒往往发生在无氧酵解时，由于肝脏迅速消耗了三磷酸腺苷（ATP），从而产生大量乳酸以及酮体。组织的pH值降低可以抑制磷脂酶和蛋白水解酶，从而减少细胞损伤。然而，在灌注期间人体的pH值迅速上升，大大增加了这些酶的活性。这将导致大量细胞凋亡和坏死，加重了缺血再灌注所带来的损伤。

1.2钙超载正常生理条件下，细胞内外Ca2+浓度存在着较大的梯度，细胞内低的Ca2+浓度是维持细胞正常生理机能的前提[2]，各种原因引起的细胞内钙含量异常增多并导致细胞结构受损和功能代谢障碍的现象称为钙超载。细胞内发生钙超载是肝脏缺血再注损伤的重要病理生理机制。

目前认为钙超载引起的肝细胞损伤机制有：（1）激活Ca2+依赖的磷脂酶c和磷脂酶A2，破坏磷脂双分子层结构，从而导致膜结构破坏。（2）激活Ca2+依赖的蛋白酶，破坏细胞骨架与胞膜连接的完整性，损伤肝细胞。（3）线粒体钙超载使其膜电位丧失，氧化磷酸化脱偶联，且Ca2+可与含磷酸根的化合物结合，干扰线粒体的氧化磷酸化，引起严重的代谢障碍。同时，钙超载还可以激活肝脏Kupffer细胞，后者产生各种炎性介质及毒性介质，加重肝脏缺血再灌注损伤。

1.3氧自由基氧自由基在缺血再灌注损伤中起着一个非常重要的作用，在缺血组织中，氧供是极度缺乏的，然而在再灌注时短时间内产生大量的氧自由基。同时，在缺血再灌注损伤时，因为抑制了内源性抗氧化剂的活性（如超氧化物歧化酶的减少），从而较少了清除氧自由基的活性物质，进一步增加它的产生。氧自由基可通过以下机制损伤肝细胞：（1）破坏脂质细胞膜；（2）破坏蛋白质和酶；（3）破坏核酸和染色体；（4）破坏细胞间基质。所有这些都导致了肝脏结构和功能的损伤以及肝细胞的坏死。

1.4Kupffer细胞与中性粒细胞Kupffer细胞（KC）是位于肝血窦内的巨噬细胞，在再灌注的初始阶段，被激活的Kupffer细胞产生伪足并突入到肝血窦中，导致血窦内的血液流动减少并妨碍中性粒细胞的流动[4]。激活的Kupffer细胞释放大量的炎症介质[肿瘤坏死因子-（TNF-）、白介素-6（IL-6）、白介素-1 （IL-1）]、前列腺素)和抗炎介质 [白介素-10（IL-10）、白介素-13（IL-13）]以及活性氧自由基（ROS）等，这些炎性介质激活炎症细胞，从而合成更多炎症因子，加重肝细胞损伤，在肝脏缺血再灌注损伤中起重要作用。有研究表明，分别抑制或增强Kupffer细胞的活性就分别能减轻或加剧缺血再灌注损伤[5]。

在再灌注的初始阶段，中性粒细胞在肝脏中聚集，通过中性粒细胞膜上的选择蛋白及整合蛋白与内皮细胞上表达的细胞间粘附分子（ICAM）之间的相互作用使得两者粘附在一起。激活的中性粒细胞通过释放ROS及几种蛋白酶从而加重I/R损伤。

1.5细胞因子多种细胞因子参与了肝IRI损伤的病理生理过程，其能启动和维持炎症反应，又能控制该反应的严重性。其中涉及较多的是TNF-与IL-1 及IL-6。TNF-有白细胞趋化作用并且能激活和诱发内皮细胞产生ROS。反过来，IL-1能诱使内皮细胞合成TNF-及吸引中性粒细胞的集聚，进而产生ROS。IL-8具有强有力的中性粒细胞趋化作用，而且是中性粒细胞在缺血再灌注模型中浸润的激活因子[6]。 2-整合素和选择素的表达也促进白细胞与内皮细胞间的相互反应。这些因子，加上趋化因子和补体因子，诱使多核中性粒细胞渗透到肝脏中，通过释放额外的ROS、TNF-及多种蛋白酶来维持和放大肝脏的缺血损伤。1.6一氧化氮（NO）和内皮素（ET）NO是由血管内皮细胞、巨噬细胞、中性粒细胞等多种细胞分泌的介质，能够舒张血管、调节微循环、抑制血小板集聚、抑制中性粒细胞与内皮细胞的粘附，拮抗ET的作用。NO水平的减少常常和IRI密切相关。ET是一种来源于内皮细胞并具有广泛生物学活性的多肽类物质，它可以通过激活磷脂酶及细胞膜离子通道从而收缩血管，血管收缩效应对ET具有剂量依赖性，在肝脏IRI过程中，肝窦内皮细胞合成及分泌ET的能力明显增强。NO和ET之间微平衡的丧失引起血管收缩和肝窦腔缩小，使中性粒细胞流速减慢并使其紧密粘附在毛细血管壁上，并进一步造成IRI损伤[7]。

1.7其他因素此外，众多其他因素参与IRI的机制，比如线粒体通透性的增加，中性粒细胞的大量产生，微循环的障碍等都加重了再灌注损伤。

2　缺血再灌注损伤的研究进展

2.1热休克蛋白（HSP） HSP也称为应激反应蛋白，当人体处于应激状态下，该反应蛋白的水平大大增加。热休克蛋白HSP32也被称为血红素(HO-1)，很多研究已证实，它对缺血再灌注损伤具有保护作用，是所有热休克蛋白中治疗缺血再灌注损伤最具有潜力的一员。HSP32的保护机制主要有多个方面，该蛋白诱导形成的胆红素具有抗氧化的功能。此外，在这个过程中产生的副产品为CO，可以诱导形成一个具有缺血保护作用的一个关键蛋白P58。HSP70也是热休克蛋白家族的一员，具有提高患者生存率以及保护肝脏缺血再灌注损伤的功能。

2.2NONO是缺血再灌注损伤中重要的内源性分子。众多研究显示，提供外源性NO有助于保护减轻缺血再灌注损伤。然而，NO在自然环境中是极其不稳定的物质。因此，研究往往采用一些NO附着体，例如新型亲核NO供体、亚硝基硫醇及肝脏选择性NO供体等[8]。

2.3补体系统已经有研究阐明在缺血性损伤的肝脏中存在着补体，其沉积在肝细胞及肝窦内皮细胞上。通过三个途径中的任何一个途径被激活：经典激活途径、替代激活途径、甘露糖结合凝集素（MBL）径。这三条途径在 IRI损伤方面均扮演了重要的角色。激活的补体可以产生过敏毒素 C3a 与C5a，接着MAC（C5b-9）形成，导致白细胞和中性粒细胞迁移、聚集并粘附在肝血窦内，接着导致细胞损伤、凋亡及坏死[9]。在减少病理学上各种器官特异性的IRI损伤中，补体抑制剂已被证明是有效的。其中一个值得关注的保护机制可能是其能够调节依赖TNF-及IL-6的通路，该通路能够导致肝脏的损伤[10]。虽然只有小部分的补体拮抗剂目前适合人体的临床试验，如小分子C5a受体拮抗剂和重组sCR1或C5抗体，但是补体抑制剂打开了治疗IRI损伤领域的新纪元，其未来的发展方向将会是抑制补体激活所需的某种特定或者所有的成份[11]。

2.4核转录因子 kappa-B（NF-kB）NF-kB是一种转录刺激因子，其普遍存在于真核细胞中，是参与到肝IRI损伤的重要的一个因子[12]。NF-kB在IRI的两个不同阶段被激活，并产生不同的效应：在早期再灌注阶段（30 min至3 h），它诱使促炎细胞因子（IL-1、IL-6及TNF-）的表达的增加。在再灌注的后期阶段（9～12 h后），它作为一种抗炎药发挥保护作用[13]。NF-kB发挥保护作用的机理可能是抑制TNF-反应中ROS的聚集，而TNF-会刺激细胞发生凋亡或坏死，因此NF-kB可能通过抑制凋亡信号传递在IRI中其保护作用[14]。

2.5微小RNA（miRNA） miRNA是生物体自身编码的一类长度在22个核苷酸左右的具有重要调节功能的小分子RNA。它们主要通过与靶miRNA互补配对而在转录后水平上对基因的表达进行负调控，导致miRNA的降解或翻译抑制，由此在动植物的生长发育、细胞的分化和凋亡以及人类疾病的发生发展等过程中发挥着重要的调控作用。有研究显示miRNA与肝脏疾病关系密切，可能参与了肝肿瘤、肝纤维化及肝移植等诸多肝脏疾病的发生发展过程。miRNA在肝IRI损伤中同样具有调控作用，该调控主要是为了平息IRI损伤时产生的细胞凋亡、增殖及炎症[15]。Li等[16]发现在肝IRI损伤前预先抑制小鼠在肝脏miR-370的表达，能够改善肝脏病理组织学损伤，减轻血清转氨酶和促炎细胞因子的水平。miR-370通过调节TGFBR2的表达，进一步影响TGF-/Smad信号转导通路中的下游信号分子的激活，由此调控肝IRI损伤和缺血预处理中肝脏的细胞凋亡、细胞增殖、炎症反应、血管形成及肝细胞再生等应激反应。这对深入认识miRNA在肝IRI损伤中的作用机制及肝IRI损伤的防治提供了新的靶标。

2.6其他此外，临床上对缺血再灌注损伤早已开展了缺血预处理，缺血后处理，药物干预等防治措施，有待进一步研究。

3　结论

肝脏缺血再灌注损伤一直以来是肝脏外科手术的重大难题。进一步认识肝IRI损伤的机制有助于在肝切除术、肝移植术、肝外伤处理期间，在减少及改善肝缺血再灌注损伤方面提供有效的理论依据及安全可靠的手术指南。因此，期望在不久的将来有更新更安全的药物和方法给肝脏缺血再灌注损伤的治疗保护方面带来一定的福音。

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10.3969/j.issn.1671-0800.2016.05.074

R575

C

1671-0800(2016)05-0698-03

2016-02-10

（本文编辑：姜晓庆）

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李宏，Email：lancet2010@ aliyun.com