王永旺，王清平，喻文立，杜洪印

肝移植期间由于阻断下腔静脉（IVC）和门静脉（PV），引起肠黏膜充血性缺血，导致肠道运动下降和肠黏膜屏障功能破坏［1］。肠黏膜屏障中复杂的微生态系统失衡，导致肠源性细菌和内毒素过度产生，增加细菌转移或内毒素进入静脉或淋巴系统，导致肠外远隔器官损伤［2］。因此，肝移植围术期保护肠黏膜上皮细胞屏障，是围术期管理的关键环节，也是预防多器官功能衰竭（MODF）和全身炎症反应综合征（SIRS）的有效策略。程序性坏死是一种新发现的坏死调控通路，其功能是调节细胞发育及组织平衡，在肠组织缺血再灌注损伤（IRI）中具有重要作用［3］。程序性坏死不同于凋亡，可以引起SIRS，并表现为大量炎症细胞浸润［4］。程序性坏死发生发展包括线粒体裂解、溶酶体和胞膜裂解，具有细胞坏死的特点，但却与通常理解的坏死不同，其中最重要的不同是其核质没有发生明显变化，而且可以被受体交互蛋白1（receptor-interacting protein kinases-1，RIPK1）特异性阻断剂necrostatin-1 逆转［3］。本研究将从肝移植围术期肠损伤发生的病理生理基础、肠道并发症发生原因、程序性坏死机制等几个方面进行综述。

1 肠-肝轴的意义

肝脏与肠道在胚胎发育阶段拥有共同的起源——前肠。肠道淋巴细胞起源于发育中的肝脏，表明2个器官之间在解剖结构和生物学功能上存在诸多内在联系。肠道与外界环境相通，微生物群寄居于此，含有比人类多数倍的基因原材料，可以产生无数的代谢物质，如激素/肽类、抗原/细菌相关模式分子（P/MAMPs）、细菌产物/毒素。肝脏不仅暴露在肠源性P/MAMPs，而且吸收肠道产生的细菌代谢物、微生物与乙醇、乙醛、三甲胺和短链游离脂肪酸等食物作用代谢物，是大多数肝病的发病原；如酒精性或非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）［5］、脂肪性肝炎（NASH）［5］、肝细胞性肝癌［6］、进行性肝纤维化/肝硬化和肝硬化并发症［7］。肝硬化形成后，自身病变导致肠黏膜屏障功能紊乱和肠源性细菌移位，从而引起并发症，如肝性脑病、自发性细菌感染和腹膜炎、肝肾综合征以及血流动力学紊乱［8］。甚至，肝硬化患者的胆汁酸池和信号通路也发生较大改变。总之，肝硬化时肠黏膜损伤是多因素共同作用的结果。肝硬化时肠道内胆汁缺乏，肠黏膜失去了胆汁的营养和保护作用；肠道内细菌移位和内毒素增多，直接破坏肠黏膜屏障，并引起炎性反应及氧化应激、细胞凋亡和坏死增加、细胞增殖受到抑制等，使肠黏膜损伤进一步加重。

2 肝移植术胃肠并发症及机制

肝硬化患者常常发生胃肠道（gastrointestinal，GI）症状。研究报道，大约80%肝硬化患者，伴随1到多个胃肠相关症状的发生［9］。肝移植围术期常见胃肠症状包括腹胀（49.5%）、腹痛（24%）、腹泻（13.3%）以及便秘（8%）［9］。胃肠症状严重程度与肝脏疾病严重程度、乳果糖使用、腹水症状和心理应激［9］以及血清睾酮水平直接相关。而门静脉高压肠道微血管病变症状，可能出现在所有胃肠道［10］。研究证实，肝硬化患者肠道运输功能不全，其中35%的患者具有不同程度的小肠动力延迟和蠕动缓慢，这可能与腹泻和腹痛增加有关［11］。小肠细菌过度增殖也与肝硬化直接相关［12］。因此，肝硬化引起小肠运输延迟，导致小肠细菌增殖，进而引起腹痛和腹泻。文献报道，小肠细菌增殖可导致细菌移位和感染性并发症，例如自发性细菌腹膜炎［12］。

肝硬化患者肠黏膜通透性增加，伴随发生细菌移位进入肠系膜淋巴结，导致腹水产生，引起自发性腹膜炎［13］。而且，肝硬化患者肠道细菌产物、内毒素和细菌DNA可能引起免疫系统激活，导致循环状态紊乱，引起肾衰竭和肝性脑病［7］。肝硬化并发症发生是由于肝脏清除内毒素能力下降，炎性细胞因子的生成过多；如内毒素诱发巨噬细胞释放一氧化氮和促炎因子；促炎因子和一氧化氮释放反过来进一步引起肠黏膜屏障功能紊乱［8］，导致免疫和血流动力学紊乱，心功能不全［14］。文献报道，酒精性肝病患者诱导发生脂肪性肝炎前，酒精先诱导肠道渗漏和内毒素血症［5］。此研究提出“渗漏”的肠道可能在慢性肝病发病机制中起重要作用。

肝硬化肠黏膜屏障功能不全的病理生理机制非常复杂。乙醇和其代谢物乙醛及脂肪酸乙酯主要通过一氧化氮调控氧化应激和活性氧（ROS）产生，细胞支架改变可能导致紧密连接紊乱；同时也可以导致肠上皮细胞（IEC）直接损伤［15］。门静脉高压本身可能导致细胞间隙扩张的肠壁水肿，影响肠黏膜屏障完整性，导致肠黏膜通透性增加［12］。而且，肠道特别是小肠细菌增殖引起微生物生态系统紊乱，影响肠黏膜屏障功能，增加肠黏膜通透性；研究发现，帕内特细胞抗菌宿主防御功能不良，引起肝硬化大鼠细菌移位［16］。肠黏膜屏障功能不良，不仅发生在肝移植围术期或急性排斥反应损伤后，而且还可以见于术前营养不良。肝移植术后肠黏膜屏障损害程度不同见于肠道运动减弱、结构破坏和分泌减少，导致肠机械屏障损伤。甚至，肠道微生态失衡和消化液分泌减少损伤化学和生物屏障。肠道相关淋巴组织萎缩和肠道分泌IgA 减少，引起免疫屏障失效［17］。因此，肠黏膜屏障的保护对肝移植受体显得尤为重要。

3 程序性坏死与肝移植术肠损伤

3.1 程序性坏死的分子机制 当发现肿瘤坏死因子（TNF）可以激活不同途径的细胞死亡，凋亡调节和坏死的被动调节的观念已经受到挑战［18］。细胞死亡与典型凋亡的形态变化一致，表现为凋亡小体形成、细胞体积收缩、染色质凝集、细胞膜致密变化和空泡样变性。但是，在程序性坏死刺激时，TNF可以引起细胞坏死，包括细胞器肿胀、大量的空泡形成和核固缩［18］。既往认为坏死的发生存在着被动性和未调控性，但以上研究提示坏死在肠黏膜上皮细胞受肿瘤坏死因子受体（TNFR）调控。当半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶（caspase）活性被阻断后凋亡受到抑制，出现死亡受体诱导的细胞坏死；然而关于死亡受体诱导的细胞坏死的生理特点尚不明确［19］。2003年，Chan 等［20］研究表明 RIP1 在独立于凋亡途径的 TNF诱导细胞坏死通路中具有重要意义，也第一次把“坏死”和“程序性”组合起来，成为程序性坏死。程序性坏死随后演变为坏死性凋亡。

敲除caspase-8 或Fas 相关死亡域蛋白（FADD）基因后，然后再分别敲除RIP1 或RIP3 基因大鼠，形成caspase-8/RIP3 或FADD/RIP1 基因缺失双突变鼠［21］。该研究结果显示，胚胎表型 caspase-8 或FADD缺失鼠直接受RIP1和RIP3调节，进一步发现这些大鼠的细胞并未发生死亡受体诱导的细胞死亡。提示在胚胎发展时期FADD 和caspase-8 的功能是为了调控RIP调节的细胞死亡。

研究证实，程序性坏死和凋亡一样，也可受到细胞内信号通路的调控；而且细胞凋亡和程序性坏死的调节信号分子具有高度的重叠性［22-23］。在生理条件下，TNFR 可以形成TNFR 复合体Ⅰ，其可以调节细胞存活和参与形成分子信号TNF受体相关死亡结构域蛋白（TRADD）、TNFR相关因子2/5（TRAF2/5）、细胞凋亡抑制蛋白1/2（cIAP1/2）和RIP1［24］。复合体形成后激活典型的核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）通路，增加细胞存活［25］。相反，在细胞激活状态下，环境影响TNF-α 结合诱导形成选择性TNFR 复合体：TNFR 复合体Ⅱ，即著名的死亡诱导信号复合体（DISC）。TNFR 复合体Ⅱ促进凋亡，组成包括 FADD、TRADD 和 caspase-8［26］。有研究表明，TNFR 复合体Ⅱ可引起凋亡，并招募RIP1、RIP3来诱导和调节程序性坏死［26］。程序性坏死通路：RIP1 首先在去泛素化酶（Cyld）作用下完成去泛素化［26］，然后 RIP1 结合到 TNFR 复合体Ⅱ，通过结合RIP同型交互模体RIP3［27］。在稳定条件下，caspase-8 通过蛋白酶裂解，控制RIP1 和RIP3 激活，抑制程序性坏死［19］。另外，去泛素化酶Cyld是caspase-8的底物。TNF-α 激活后，caspase-8 清除 Cyld，抑制RIP1 去泛素化，导致泛素化的RIP1 结合存活复合体［28］。但是，当通过药理手段敲除 caspase-8 基因后，复合体Ⅱ不会抑制RIP1 和RIP3 的激活，那么就可以限定的机制来诱导RIP3自身磷酸化，从而引起细胞程序性坏死。RIP1 和RIP3 的蛋白表达已经被认为是坏死性凋亡的必要过程，RIP3决定了细胞走向程序性坏死的敏感性［29］。

3.2 程序性坏死在肝移植术肠损伤中的作用 肠上皮细胞增殖和凋亡受到体内信号严格调控，从而保证肠黏膜完整性及肠屏障功能有效性。肠组织的绒毛顶端和隐窝区域是IEC 发生死亡的常见部位。肠黏膜发生缺血缺氧损伤后，细胞死亡可以清除损伤、老化的细胞，增殖形成新的细胞层。程序性坏死可以快速破坏肠细胞膜，导致细胞内损伤相关分子模式（DAMPs）等物质释放，例如HMGB1 蛋白、热休克蛋白、DNA和RNA，进而引起炎性反应［30］。IEC死亡数量过多，就会引起肠屏障破坏，细菌进入肠壁，发生炎性反应。

研究发现，IEC 特异性RIPK1 基因敲除鼠发生致命的肠道病理变化，其原因可能与FADD-caspase-8 诱导细胞凋亡，或者TNF 引起的炎症有关［30］。在无菌环境下，培养 IEC 特异性 RIPK1 敲除鼠或RIPK1/RIPK3 敲除鼠，不能抑制其凋亡和坏死的病理过程，提示RIPK1 缺乏上皮细胞的发生坏死必要因素并不包括微生物。在NF-κB 和丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路激活时，不需要RIPK1激酶活性；但是其可以通过凋亡或程序性坏死来调控细胞死亡。一方面，RIPK1 激酶活性缺乏只会部分抑制，但不会防止RIPK3介导的FADD敲除IEC和角化细胞发生程序性坏死；证实体内存在RIPK1 激酶活性依赖和不依赖2 条通路来调控程序性坏死。另一方面，RIPK1 激酶活性缺失合并敲除RIPK3 可以保护鼠免受TNF诱导的SIRS［31］。

研究证实，IEC 敲除FADD 后，程序性坏死自身可以激动促炎性反应；从而增加IEC死亡数量，最终产生自发性结肠炎和回肠炎［31］。鼠RIPK3基因敲除后结肠和IEC 坏死和炎症反应受到抑制；研究结论是RIPK3 调控IEC 程序性坏死引起的肠炎症反应［30］。无菌环境下抑制MyD88或TNF信号通路后，IEC敲除FADD基因鼠结肠炎发生明显受到抑制，但不会抑制潘氏细胞坏死和回肠炎发生；结果表明RIPK3调控IEC 坏死和炎症通路在结肠和小肠是不同的。IEC 特异性敲除caspase-8 基因后，通过RIPK3信号通路而不是TNFR1引起潘氏细胞坏死和回肠炎［30］。有趣的是，与IEC 敲除 FADD 基因鼠比，基因caspase-8 敲除后不会发生结肠炎，提示FADD和caspase-8在调控结肠IEC方面具有不同的功能。

4 小结与展望

程序性坏死是调控细胞死亡的重要通路，与凋亡不同的是，其不依赖caspase 蛋白酶的死亡方式，而是通过RIP1 和RIP3 的蛋白激酶相互作用及磷酸化程序性坏死。这种死亡模式又具有凋亡的优势，即可调控，可以通过阻断剂Nec-1 调节RIP 激酶的活性控制程序性坏死的发生发展。目前研究证据说明程序性坏死可以参与肝移植围术期的移植物和远隔器官损伤，甚至移植物无功能和排斥反应导致移植物坏死。但是仍有很多问题函待解决，例如如何调控坏死小体激活和形成，RIPK1 和RIPK3 激酶活性是如何调控的，程序性坏死对于炎症的启动、进展以及慢性发展是如何发挥作用的等。