肝臟缺血再灌注損傷發(fā)生機制及藥物干預研究進展

倪 敏，沈甫明

(第二軍醫(yī)大學藥學院藥理學教研室,上海 200433))

肝臟缺血再灌注損傷發(fā)生機制及藥物干預研究進展

倪 敏，沈甫明

(第二軍醫(yī)大學藥學院藥理學教研室,上海 200433))

缺血再灌注損傷是許多因子參與的復雜的病理生理過程，是影響肝移植、肝臟葉段切除術后肝功能的一個多因素過程。本文主要闡述肝臟缺血再灌注損傷的發(fā)病機制及藥物預處理對其的防治。

肝臟；缺血再灌注；藥物干預

肝缺血再灌注損傷(hepatic ischemia reperfusion injury，HIRI)好發(fā)于休克及多種肝臟外科手術中，是影響肝移植、肝臟葉段切除術后肝功能的一個多因素過程[1]。肝缺血再灌注可致Kupffer細胞、中性粒細胞和血小板活化，繼而引發(fā)一系列細胞反應，同時由于肝竇內皮細胞的損害導致微循環(huán)障礙，進一步加重肝臟缺血、缺氧。其病理生理過程復雜，迄今尚無明確認識，故對其發(fā)生機制的研究已成為熱點，本文就對近年來肝臟缺血再灌注損傷發(fā)生機制及藥物干預的研究進展作一簡要概述。

1 HIRI的發(fā)生機制

肝臟缺血再灌注后可激活Kupffer細胞、中性粒細胞和單核細胞[2]，這些細胞的激活，可直接釋放大量促炎的細胞因子，如TNF-α、IL-1β、IL-6；也可釋放脂質炎性介質，如白三烯(LTs)、血栓素A2(TXA2)、血小板激活因子(PAF)等。炎性介質能激活炎癥細胞，使之合成和釋放多種炎癥因子。炎癥因子在肝內既可通過單個形式也可通過彼此間協(xié)同作用引起肝細胞損傷。TNF-α直接導致肝竇內皮細胞腫脹；通過中性粒細胞、內皮細胞的相互作用導致肝臟微循環(huán)障礙[3,4]；可激活中性粒細胞釋放氧自由基；同時刺激單核巨噬細胞和其它細胞分泌IL-1β、 IL-6等炎性因子。IL-1β可誘導IL-8的合成并增加細胞黏附分子選擇素、整合素的表達，這些均增強中性粒細胞與內皮細胞的黏附，進一步導致合成更多的細胞因子。

多數(shù)學者認為，氧自由基在肝臟缺血再灌注時發(fā)揮重要作用，其發(fā)生機制有：①細胞缺血缺氧使ATP生成減少，Ca2+進入線粒體增多，使線粒體功能受損，從而使氧自由基生成增加。②鈣超載又可激活鈣離子依賴性蛋白酶，后者可催化黃嘌呤脫氫酶轉化為黃嘌呤氧化酶.，而黃嘌呤氧化酶在有氧條件下能促進黃嘌呤在分解為尿酸的同時產(chǎn)生大量的氧自由基。在再灌注時大量氧進入的情況下，黃嘌呤氧化酶作用于次黃嘌呤，產(chǎn)生大量超氧陰離子自由基[5,6]。③再灌注時，由于缺氧、ATP減少及鈣進入線粒體增多，使細胞色素氧化酶功能失調、細胞內線粒體膜電勢喪失、呼吸鏈功能障礙、電子傳遞鏈漏電子增多、超氧化物歧化酶生成減少等，同時可導致大量氧自由基生成[7]。④ 缺血期組織細胞含氧量減少，作為電子受體的氧含量不足，再灌注后恢復組織氧供應，使氧自由基在短時間內爆發(fā)性增多。

氧自由基損傷肝細胞的機制主要有：①氧化細胞膜，改變膜的流動性和通透性，產(chǎn)生脂質過氧化物，直接損傷細胞；②通過直接作用于肝竇內皮細胞膜增加血小板及中性粒細胞的粘附位點，增加血小板及中性粒細胞的的黏附、聚集，造成微循環(huán)障礙[8]；③激活肝實質細胞核內的氧化核酸酶，使DNA雙鏈斷裂而造成肝臟結構和功能的損傷；④氧自由基抑制線粒體的氧化磷酸化，使能量物質減少。

缺血再灌注能導致細胞凋亡的事實已經(jīng)有所報道。細胞凋亡是指細胞受到某些特殊信號刺激后，由其內部機制調控的主動的細胞死亡，屬于機體自身的生理活動，也稱為程序性細胞死亡(PCD)。PCD是導致缺血再灌注損傷的重要機制之一，是肝功能衰竭的重要原因[9]。缺血再灌注后的細胞凋亡是一個復雜過程，能量代謝障礙、氧自由基、細胞因子、細胞內鈣超載以及Caspase家族、Bcl-2家族均可誘導細胞凋亡，其中氧自由基的爆發(fā)性形成是關鍵因素，在缺血再灌注時氧化磷酸化障礙，線粒體內自由基及其代謝的中心產(chǎn)物增多，而此時自由基防御體系活性下降，自由基介導的DNA損傷可激發(fā)多聚ADP核糖轉移酶的活化和p53積累，這二者均與凋亡有關。

2 HIRI的藥物干預

藥物預處理是利用某些活性物質直接或間接的藥理作用來達到類似缺血預處理的保護作用 ，增強組織或細胞對缺血再灌注損傷的耐受性，從而減輕損傷。對HIRI具有預處理效果的藥物主要原則有：①保護生物膜，改善微循環(huán)及細胞能量代謝。缺血組織酵解過程增強，因此補充糖酵解底物能有效保護缺血組織，有利于生物膜功能的恢復。缺血時線粒體氧化磷酸化代謝受阻，鑒于此，可給予外源性ATP、磷酸肌酸、細胞色素C等；②自由基清除劑：給予低分子自由基清除劑，例如維生素A、維生素C、維生素E和谷胱甘肽還原酶(GTH-PX)[10]；酶型自由基清除劑，例如：過氧化氫酶(CAT)、超過氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶；③減輕炎癥反應 給予具有穩(wěn)定溶酶體酶膜作用的糖皮質激素、阻斷中性粒細胞和內皮細胞間粘附反應的特定粘附分子的單抗等，均可明顯減輕缺血再灌注損傷[11]；④減輕鈣超載的鈣通道阻斷劑。

但其中許多藥物具有較大的毒副作用，影響了它們在臨床上的應用。中草藥以安全范圍大、毒副作用小、作用環(huán)節(jié)較多等優(yōu)點，成為研究的熱點。一些活血化瘀中藥能清除氧自由基，對臟器缺血再灌注損傷具有一定的保護作用，如丹參、參附、銀杏葉提取物、大黃素等等[12～14]。川芎可以抑制PMN聚集粘附、減輕鈣超載、抗TXA2、合成、阻止血小板聚集、清除自由基、保護線粒體；丹參具有減低OFR脂質過氧化物含量，提高SOD活性，減少鈣超載，促進再生修復功能。此外，有研究表明三七總皂苷、阿魏酸鈉(當歸的有效成分)、綠茶Pingpien Gingseng Rhizome物(GTE)、黃芪總黃酮等對肝臟缺血再灌注損傷都具有保護作用。

近年來，高張鹽水(HS)也開始受到人們的重視。小劑量HS不僅能快速改善休克的血流動力學參數(shù)，提高心肌收縮力和心排出量，改善微循環(huán)，而且還能抑制應激狀態(tài)下的過度炎癥反應。研究發(fā)現(xiàn)[15,16]，HS可抑制中性粒細胞過度激活，抑制TNF-α、IL-6及黏附分子的分泌，同時增加抗炎細胞因子IL-10的釋放與表達。高張鹽水預處理能明顯增強缺血再灌注后肝臟血紅素加氧酶-1的mRNA及蛋白表達，明顯改善肝臟微循環(huán)，對肝臟缺血再灌注損傷具有一定的保護作用。

隨著尼古丁α7膽堿能受體成為研究熱點。人們開始了對α7受體在缺血再灌注損傷中的作用的研究。Elahe T Crockett等人[17]研究發(fā)現(xiàn)，給予尼古丁α7受體激動劑可在肝臟缺血再灌注早期降低細胞炎癥因子的表達，減輕肝損傷。這可能是由于Kuffer細胞上的尼古丁α7受體被激活，啟動了尼古丁α7受體抗炎通路，從而減輕組織損傷。尼古丁α7受體抗炎通路是指迷走神經(jīng)末梢釋放的乙酰膽堿與巨噬細胞膜上的尼古丁α7受體結合后，可調控由感染、休克等引起的炎癥反應程度[18]。最近研究發(fā)現(xiàn)，山莨菪堿可增加乙酰膽堿與N型膽堿能受體的結合率，從而增強尼古丁α7受體抗炎作用[19,20]。山莨菪堿作為M受體膽堿阻斷劑，能解除血管痙攣(尤其微血管)，改善微循環(huán)，在補充血容量的前提下可使降低的血壓升高。早期研究也發(fā)現(xiàn)[21,22]，山莨菪堿有抑制Na-Ca交換的作用，可防止鈣超載，對防止再灌注損傷有一定效果。山莨菪堿有一定的細胞保護作用，可在細胞水平上穩(wěn)定膜結構，防止自由基對質膜的破壞。使用山莨菪堿的治療組肝細胞壞死較輕，MDA含量顯著減低，證明山莨菪堿具有抗肝缺血再灌注損傷的作用。這些研究均為尼古丁α7受體在缺血再灌注損傷中的保護作用提供了證據(jù)，同時為缺血再灌注損傷的防治提供了新的靶點。

3 展望

肝臟缺血再灌注損傷的防治已經(jīng)在控制再灌注條件、應用細胞保護劑和調動機體內源性防御能力等方面取得了豐碩成果。但是，肝臟缺血再灌注損傷的機制復雜，是多種因素相互、共同作用的結果，而單一機制的研究往往不能達到滿意的效果，因此多種機制的、多藥物聯(lián)合運用的綜合性研究有待進一步開展。隨著對膽堿能抗炎通路的研究不斷趨于完善，也一定會產(chǎn)生更多相關的應用思路和切實可行的方法服務于臨床治療，為研究防治缺血再灌注損傷提供了一條的新的策略?？茖W技術的不斷進步，使人們對缺血再灌注損傷的機制研究不斷深入，防治疾病的方法也將越來越的有效。

[1] Banga NR，Homer-Vanniasinkam S，Graham A，etal．Ischemic preconditioning in transplantation and major resection of the liver[J]．Br J Surg，2005，92(5)：528.

[2] Zeng Z，Huang HF，etal． Heme oxygenase-1 protects donor livers from ischemia/reperfusion injury：the role of Kupffer cells[J]．World J Gastroenterol， 2010 Mar 14，16(10)：1285．

[3] Zhou W，Zhang Y，Hosch MS．Subcellular site of superoxide dismutase expression differentially controls AP-1 activity and injury in mouse liver following ischemia/reperfusion[J]．Hepatology，2001，33(4)：902.

[4] Tsuchiya Y，Suzuki S，Inaba K，etal．Impact of endothelin-1 on microcirculatory disturbance after partial hepatectomy under ischemia/reperfusion in thioacetamide-induced cirrhotic rats[J]．J Surg Res，2003，111(1)：100．

[5] Liu PG，He SQ，Wu Jian，etal．Protective effects of apocynin and allopurinol on ischemia/reperfusion induced liver injury in mice[J]．World J Gastroenterol，2008， 14(18)：2832．

[6] Liu JN，Zhang JX，Zhang XL，etal．The effect of oxidative stress in myocardial cell injury in mice exposed to chronic intermittent hypoxia[J]．Chin Med J(Engl)，2010，123(1)：74．

[7] Wang NT， Lin HI． Effects of the antioxidants lycium barbarum and ascorbic acid on reperfusion liver injury in rats[J]．Transplant Proc，2009，41(10)：4110

[8] Glanemann M，Vollmar B，Nussler AK，etal．Ischemic preconditioning protects from hepatic ischemia/reperfusion injury by preservation of microcirculation and mitochondria redox-state[J]．J Hepatol，2003，38(1)：59.

[9] Malhi H，Gores GJ，Lemasters JJ，etal．Apoptosis and necrosis in the liver：a tale of two deaths[J].Hepatology，2006，43(2 Suppl 1)：831．

[10] 張厚忠，韓喜春，姜偉棟．谷胱甘肽和缺血預處理對大鼠肝臟缺血再灌注損傷的影響[J]．中國老年學雜志，2006，26(10)：91．

[11] 馬興久，耿振宏，李德春，等．烏司他汀對肝臟缺血-再灌注損傷的防護作用[J]．醫(yī)師進修雜志，2005，28(7)：22．

[12] 黃 博，陳高飛，陳國勇，等．茶多酚對大鼠肝臟缺血-灌注損傷的保護作用[J]．胃腸病學和肝病學雜志，2006，15(5)：522.

[13] 林勝璋，余耀軍，游 濤，等．大黃素對大鼠肝臟缺血再灌注損傷的預防作用[J]．中國中西醫(yī)結合外科雜志，2006，12(12)：136.

[14] 趙 珂．銀杏葉提取物對大鼠肝臟缺血再灌注損傷的保護作用[J]．中原醫(yī)刊，2007，34 (3)：5.

[15] Ke QH，Zheng SS，Liang TB，etal．Pre-treatment of hypertonic saline can increase endogenous interleukin 10 release to attenuate hepatic ischemia reperfusion injury[J]．Dig Dis Sc，2006，51：2257．

[16] Gonzalez EA，Kozar RA，Suliburk JW，etal． Conventional dose hypertonic saline provides optimal gut protection and limits remote organ injury after gut ischemia reperfusion[J]．J Trauma，2006，61(1)：66.

[17] Elahe T Crockett，James J Galligan，etal．Protection of early phase hepatic ischemia-reperfusion injury by cholinergic agonists[J]．BMC Clinical Pathology，2006,15：6．

[18] Wang DW，Zhou RB，Yao YM．Role of cholinergic anti-inflammatory pathway in regulating host response and its interventional strategy for inflammatory diseases[J]．Chin J Traumatol，2009 Dec，12(6)：355.

[19] Liu C，Shen FM，Su DF，etal． Antishock effect of anisodamine involves a novel pathway for activating alpha7 nicotinic acetylcholine receptor[J]．Crit Care Med，2009，37(2)：634.

[20] Parrish WR，Rosas-Ballina M，Pavlov VA，etal．Modulation of TNF release by choline requires alpha7 subunit nicotinic acetylcholine receptor-mediated signaling[J]．Mol Med，2008，14(9-10)：567.

[21] 孟興凱，史留斌，彭淑牖，等．山莨菪堿抗肝臟缺血再灌注損傷的實驗研究[J]．中國急救醫(yī)學，2001，21(1)：4.

[22] 黃 韌．山茛菪堿對大鼠供肝熱缺血再灌注損傷的保護作用[J]．臨床和實驗醫(yī)學雜志，2009，8(1)：17.

2010-03-19

[修回日期] 2011-02-28

Advancesinthemechanismandmedicationcurewaysofischemia-reperfusioninjury

NI Min, SHEN Fu-ming

(Department of Pharmacology, School of Pharmacy, Second Military Medical University,Shanghai 200433, China)

Ischemia-reperfusion injury was a complex course in pathophysiology with many factors which had been implicated in the pathogenesis of a variety of clinical conditions including liver transplantation, and liver resectional surgery. The mechanism of ischemia-reperfusion injury and medication cure ways for ischemia-reperfusion injury were investigated in this paper．

liver; ischemia-reperfusion injury; medication cure way

作者介簡倪 敏(1986-)，女，碩士研究生.Tel:(021)81871276，E-mail:antie-1986@163.com.

沈甫明.E-mail:fumingshen@126.com.

R965.1

A

1006-0111(2011)03-0179-03