肝脏缺血再灌注的损伤机制及和防治 摘要：缺血再灌注损伤是Jennings第一次提出的，是指组织或器官在缺血后紧接着得到血液供应，但是这时血液的供应不利于缺血的组织、器官的功能的恢复，甚至加重了代谢的障碍、结构的破坏。本文的肝脏缺血再灌注损伤是肝脏术后肝功能异常、原发性肝移植无功能、肝衰竭的重要原因之一【1】。肝脏缺血再灌注损伤的后果往往取决于缺血时间的长短、肝脏储备功能的强弱等【2】。目前。肝脏缺血再灌注损伤是肝脏外科的研究热点，普遍认为其病理机制是多种机制共同作用的结果，防治主要是缺血预处理、药物预处理和缺血后处理。1.肝脏缺血再灌注损伤的机制肝脏缺血再灌注损伤的发生可能有部分原因是由于肝脏缺血过程中的损伤，另一部分原因是当缺血的肝脏得到血流再灌注时产生一系列损伤。研究指出，缺血再灌注使得肝细胞和kuffer细胞、中性粒细胞、肝窦状隙内皮细胞、贮脂细胞等细胞之间发生相互作用【3】。另外，血小板、补体也有参与。活化的细胞释放大量的促炎因子、脂质炎性因子，导致炎性介质反应和细胞的凋亡。损伤会使得肝窦状隙内皮细胞被破坏，肝脏微循环障碍，进而加重肝脏微循环的缺血且导致肝细胞再生受阻【4】。2.肝脏缺血再灌注损伤与氧自由基研究指出，氧自由基在肝脏缺血再灌注损伤的时候发挥了较为重要的作用，主要来源于kuffer细胞、中性粒细胞和黄嘌呤氧化酶，主要包括超氧化物自由基、氢氧根离子、过氧化氢等。氧自由基造成肝细胞损伤的机制主要是：通过对细胞膜磷脂双分子结构中脂质的氧化，改变细胞膜通透性及流动性，从而直接损伤肝细胞；同时氧自由基损伤肝脏血管内皮细胞，特别是肝窦状隙内皮细胞，引起血液中血小板以及粒细胞等在微血管中聚集，阻碍肝脏微循环，氧自由基还可抑制线粒体氧化磷酸化，使肝细胞供能减少。3.肝脏缺血与细胞内钙超载正常生理状况下，细胞内钙浓度被胞外的钙浓度低，但是肝脏缺血再灌注的时候，细胞内的钙是超载的，这也是肝脏缺血再灌注主要的病理生理机制。细胞内钙超载造成肝细胞损伤主要是线粒体内Ca+异常升高，线粒体内高浓度的Ca2+使线粒体功能紊乱，抑制ATP合成并增加ATP消耗，干扰线粒体氧化磷酸化。细胞ATP的减少使Ca2+进一步潴留于细胞内；钙超载可激活钙依赖性降解酶，使得磷脂双分子结构中磷脂水解，干扰细胞膜的流动性；可激活Ca2+依赖蛋白酶，破坏细胞骨架结构，导致细胞损伤，同时钙超载促进氧自由基生成，加速细胞损伤【5】；钙超载还可激活肝脏kuffer细胞，释放大量毒性介质参与肝脏损伤。4肝脏缺血再灌注损伤与microRNA MicroRNA是近年来研究发现的一类长度21-25nt的非编码RNA，可进行转录后水平的基因调节，在细胞增生、凋亡、分化以及个体的发育中发挥重要的作用【6】。目前认为，肝脏缺血再灌注损伤触发了多种级联放大的生理生化反应，其中大部分通过分子生物学的改变实现。研究证实microRNA在心脏缺血再灌注损伤中的关键作用，是控制心脏疾病的各个方面的。而且microRNA在缺血再灌注损伤中通过改变关键信号分子起效，使得microRNA可能成为治疗靶点。研究表明，独特的microRNA表达模式在肝脏缺血再灌注损伤中和缺血预处理过程中得到印证，78种microRNA在肝脏缺血再灌注损伤前后表现出差异性。在Yu【7】的研究中，microRNA-223的表达与缺血再灌注损伤的程度呈正相关，且进一步推测其调节基因可能与ACSL3、EFNA1、RHOB相关。5.肝脏缺血再灌注的防治5.1缺血预处理缺血预处理是Murry等【8】在1986年心肌缺血再灌注的过程中发现的，指长时间缺血再灌注之前，通过一次或几次短暂且重复的缺血灌注，可以增加缺血器官对长时间缺血的耐受力，但是这个的作用机制目前尚未完全明确，不过这种预处理可降低肝脏缺血时ATP的降解，减少糖酵解中间产物和乳酸的堆积。缺血预处理对大鼠肝移植的再灌注损伤保护作用在Yin等【9】首次得到报道；另有研究2003年报道【10】了100例肝切除患者应用缺血预处理的临床试验，显示缺血预处理对第一肝门阻断引起的肝脏缺血再灌注有保护作用。近年，人们对短暂缺血远隔器官的潜在保护作用开始关注。远处缺血预处理是指一个器官短暂缺血再灌注可对远隔器官的缺血再灌注损伤产生保护作用。这种作用可能是通过在循环中释放生化信使或激活神经通路实现的。1993年科学家提出了远程缺血预处理的概念【11】，指出远程缺血预处理是一种全身性的现象，这意味着一个器官或身体某部位的预处理将不同程度地保护其他所有器官。与经典的缺血预处理相比，远程缺血预处理更具有潜在临床价值。Abu-Amara等【12】建立的小鼠模型进一步验证了远程缺血预处理对缺血再灌注的限制作用，可以明显降低血浆转氨酶水平。5.2药物预处理药物预处理是利用外源性生物活性物质和转化产物的生理作用来增强组织对缺血再灌注的耐受性。通过肝脏缺血再灌注损伤的机制的了解，具有预处理作用的药物主要包括氧自由基清除剂、抗氧化剂、钙拮抗剂、改善组织微循环、抑制细胞因子以及增强细胞能力代谢的药物。大部分肝脏手术的患者都伴有不同程度的肝脏功能损害，但是上述药物多具有肝脏毒性，从而限制药物对肝脏缺血再灌注的损伤的预处理作用。腺苷蛋氨酸是存在于人体的一种生物活性物质，作为甲基供体和生理性琉基化合物的前体以及多胺合成前物，参与体内重要的生化反应【13】。近年来对腺苷蛋氨酸的研究发现，腺苷蛋氨酸对肝细胞有多重保护作用，包括抗自由基，抗细胞因子、炎症介质，稳定细胞膜的流动性，保护细胞骨架，增强Na+-K+-ATP酶的活性等【14】。并且腺苷蛋氨酸能够预防线粒体的损伤，从而防止线粒体氧化应激和改善缺血引起的肝能量代谢障碍【15】。腺苷蛋氨酸对腺苷的转载，可改善热缺血供肝微循环，减轻肝脏缺血再灌注的损伤【16】。谷胱甘肽是一种重要的自由基清除剂，对肝脏缺血再灌注的损伤有抑制作用，这可能与结构中的琉基有关。谷胱甘肽在抗氧化、对抗脂质过氧化物、营养代谢、调节细胞的活动中起着重要的角色，从而减轻细胞凋亡，保护肝脏缺血再灌注的损伤。5.3肝脏缺血再灌注损伤与缺血后处理缺血后处理是在组织器官缺血处理完成后，在恢复血液供应产生再灌注损伤之前给予短暂的血液再灌注，有研究孩子出缺血后处理同样能减轻缺血再灌注的损伤【17】。缺血后处理通过短暂缺血及再灌注的循环，减少氧自由基底物，从而减少了氧自由基的生成【18】，由此可进一步得出缺血后处理是减少再灌注初期氧自由基的释放达到保护效应。缺血后处理是通过抑制氧自由基的爆发而抑制细胞内Ca2+超载；抑制再灌注时中性粒细胞的激活、粘附、脱颗粒等作用二减轻组织缺血再灌注损伤。6.展望 全球范围来讲，原发性肝癌是常见的恶性肿瘤之一，而且目前治疗肝癌最有效的方法是手术切除，而肝脏手术中常常要阻断第一肝门，所以肝脏缺血再灌注损伤是肝脏外科不可避免的一种多细胞、多因子共同参与的病理生理过程，是影响术后恢复和治疗效果的重要因子。目前对肝脏缺血再灌注损伤机制研究有部分进展，但是其机制本身也很复杂。不过，目前有相当一部分研究是在microRNA层面上研究的，而在这一层面的研究中，肝脏缺血再灌注损伤的保护可以利用其研究开发靶向药物预防其损伤。参考文献【1】 Banga NR.Homer-Vanniaaskinkam S,Graham A,et al.Ischemic preconditioning in transplantation and major resection of the liverJ.Br J Surg,2005,92(5):528-538.【2】 Belghiti J,Noun R,Malafosse R,et al.Continuous versus intermittent portal triad clamping for liver resection : a controlled study J.Ann Surg,1999,229(3):369-375.【3】 Zeng Z,Huang HF,Chen MQ.et al.Heme oxygenase-1 protects donor livers from ischemia/reperfusion injury:the role of Kupffer cellsJ.World J Gastroenterol , 2010,16(10): 1285-1297.【4】 刘志刚，钱叶本。缺血再灌注与肝再生J，国际外科学杂志，2006，,3（3）：167-171.【5】 Byrne AM,Lemasters J ,Nieminen AL,et al. Contribution of increased mitochondrial free Ca2+ to the mitochondrial permeability transition induced by trtbutylhydroperoxide in rat hepatocytesJ.Hepatology,1999,29(5):1523-1531.【6】 He L,Hannon GJ.MicroRNAs:small RNAs with a big role in gene regulation J.Nat Rev Genet,2004,5(7):522-531.【7】 Yu CH ,Xu CF,Li YM.Association of MicroRNA-223 Expression with Hepatic Ischemia/Reperfusion Injury in MiceJ.Dig Dis Sci,2009,54(11):2362-2366.【8】 Murry CE,Jennings RB,Reimer KA.Preconditioning with ischemia: a delay of lethal cell injury in ischemic myocardiumJ.Circulation,1986,74(5):1124-1136.【9】 Yin DP,sankary H,Chong A,et al.Protective effect of ischemic preconditioning on liver preservation-reperfusion injury in ratsJ.Transplantation,1998,66(2):152-157.【10】 Calcien PA,Selzner M,Rudiger HA,et al.A prospective randomized study in 100 consecutive patients undergoing major liver resection with verus without ischemic preconditioningJ.Ann Surg,2003,238(6):843-852.【11】 Przyklenk K,Bauer B ,Ovize M,et al.Regional ischemic preconditioning protects remot virgin myoeardium from subsequent sustained coronary occulusion J.Cireulation ,1993,87(3):893-899.【12】 Abu-Amara M ,Yang SY,Quaglia A,et al.Effect of remote ischemic preconditioning on liver ischemia/reperfusion injury using a new mouse mod