腸缺血/再灌注引起肝功能損傷的研究進(jìn)展

魯智英(綜述)，吳學(xué)東(審校)

(大理學(xué)院附屬醫(yī)院，大理學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)研究中心小兒外科，云南大理671000)

腸缺血/再灌注(intestinal ischemia/reperfusion，II/R)在臨床上常見于腸移植、腸系膜動(dòng)脈栓塞、腸系膜靜脈栓塞血栓再通等。其誘導(dǎo)的多器官功能損傷都具有較高的發(fā)生率和病死率，對于臨床外科是一大挑戰(zhàn)。肝臟作為腸道最近的一個(gè)器官之一，II/R所引起的損傷理應(yīng)引起世界關(guān)注。II/R可以導(dǎo)致嚴(yán)重的肝腸組織損傷，包括肝、腸道黏膜屏障及損傷，這一系列連鎖反應(yīng)在II/R損傷肝臟。

1 腸道屏障的損傷

腸道屏障是細(xì)菌易位和內(nèi)毒素發(fā)展的基礎(chǔ)，因此腸黏膜的損傷具有重要的研究意義。正常人類身體的腸屏障由上皮細(xì)胞絨毛和黏液層兩部分組成［1］。腸屏障主要由上皮細(xì)胞構(gòu)成，其包含超過100萬億上皮細(xì)胞的屏障，而疏水的黏液層有利于防止上皮細(xì)胞與管腔內(nèi)容直接接觸，限制有害物質(zhì)的滲透。

Huang 等［2］利用II/R大鼠模型，用無創(chuàng)傷血管鉗周期性夾閉腸系膜上動(dòng)脈20 min并間歇放松60 min，對回腸段血管結(jié)扎缺血誘導(dǎo)，然后再灌注;通過對實(shí)驗(yàn)組和對照組進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)發(fā)生II/R的大鼠空腸絨毛變鈍，上皮剝脫。黏膜破損與上皮細(xì)胞的破壞和免疫反應(yīng)的增強(qiáng)緊密相連。腸系膜II/R發(fā)生，同時(shí)會(huì)伴有絨毛破壞腸上皮細(xì)胞凋亡，表明黏液層不僅在腸腔和腸上皮中發(fā)揮作用，且在腸屏障修復(fù)和維持中起重要作用。腸道屏障對全身炎性反應(yīng)和遠(yuǎn)端器官的損傷有重要作用，并與內(nèi)臟缺血緊密相連，腸道屏障的破壞是腸缺血引發(fā)肝功能損傷的第一步［3］。

2 腸缺血

在上述損傷之后，腸缺血和(或)內(nèi)毒素血癥腸氧化應(yīng)激通過增加肝腸負(fù)擔(dān)，對隨后積累活性氧簇(reactive oxygen species，ROS)和活性氮產(chǎn)生一定的影響。其通過誘發(fā)內(nèi)毒素及微循環(huán)反應(yīng)，產(chǎn)生ROS并通過腸道屏障損傷后通路進(jìn)一步對肝腸損傷［4］。腸屏障的迅速惡化、細(xì)菌易位和內(nèi)毒素吸收可共同導(dǎo)致隨后發(fā)生的循環(huán)衰竭。

腸缺血可導(dǎo)致ROS缺乏，ROS是存在于線粒體ROS代謝過程中的高活性分子，線粒體是ROS的主要生產(chǎn)者，即O2和H22其通過產(chǎn)生非常活潑的羥基自由基，形成脂質(zhì)過氧化物，從而破壞能源供應(yīng)，以減少細(xì)胞的線粒體膜和功能的形成。線粒體內(nèi)不包含過氧化氫酶及谷胱甘肽過氧化酶的輔酶，是線粒體處理有氧細(xì)胞產(chǎn)生內(nèi)源性過氧化氫的唯一防御。因此，谷胱甘肽在保護(hù)過氧化氧自由基攻擊細(xì)胞膜磷脂中不飽和脂肪酸是至關(guān)重要的［5］。如果線粒體功能受損，在一定程度上會(huì)降低細(xì)胞的能量供應(yīng);在再灌注過程中，ROS通過腸缺血損傷組織，對損傷組織的二次氧化應(yīng)激引發(fā)自由基產(chǎn)生較為明顯的促進(jìn)作用。

3 再灌注

3.1 ROS及自由基的產(chǎn)生 在缺氧時(shí)，易形成黃嘌呤氧化酶，腸組織的這種反應(yīng)速度相對于其他組織較快;當(dāng)氧氣隨血液再次灌入組織時(shí)，次黃嘌呤與黃嘌呤氧化酶的反應(yīng)可產(chǎn)生超氧陰離子，并在過氧化氫歧化酶的催化下轉(zhuǎn)化成H2O2，經(jīng)過過氧化氫酶和過氧化物酶的催化作用，H2O2進(jìn)一步產(chǎn)生水。之后，在鐵的參與下，超氧化物和水經(jīng)過Haber－Weiss與Fenton反應(yīng)形成具有高度的活躍性和細(xì)胞毒性氧自由基［6］。

3.2 脂質(zhì)過氧化和炎性因子的釋放 羥基可引起細(xì)胞膜中的脂質(zhì)過氧化反應(yīng)并釋放出代謝物質(zhì)，誘導(dǎo)粒細(xì)胞的黏附到微血管的內(nèi)皮組織，其釋放的超氧陰離子自由基和一些蛋白酶可導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞的進(jìn)一步損傷。

參與氧化損傷和炎性反應(yīng)主要有兩個(gè)分子:一氧化氮(nitric oxide，NO)和一氧化碳(carbon monoxide，CO)。NO可作為炎性介質(zhì)和活性氮，直接或間接通過與氧的相互作用產(chǎn)生過氧化亞硝酸鹽［7－8］。CO通過血紅素加氧酶1－CO途徑對肝腸防御系統(tǒng)構(gòu)成氧化及炎性損傷［9］。NO與超氧化物的反應(yīng)產(chǎn)生過亞硝酸鹽，加強(qiáng)脂質(zhì)的過氧化。所有的細(xì)胞成分在ROS的參與下都很容易受影響，這將導(dǎo)致細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和通透性的改變。這種類脂基團(tuán)的反應(yīng)釋放了類脂過氧化物，其本身是一種自由基，而啟動(dòng)了其脂肪酸的還原。結(jié)果一大批選擇性的離子交換，釋放細(xì)胞器的內(nèi)容物，如溶酶體的水解酶，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡的細(xì)胞毒素。ROS除參與脂質(zhì)的過氧化反應(yīng)外，還有吸引并活化中性粒細(xì)胞的能力，通過對肝腸組織細(xì)胞吞噬，進(jìn)而達(dá)到引起肝腸損傷的效果［6，10］。

有研究發(fā)現(xiàn)，II/R在小腸中產(chǎn)生過量的ROS，可加速肝、腸組織中脂質(zhì)過氧化，并抑制細(xì)胞的抗氧化防御結(jié)果。在肝臟氧化，抗氧化過程中的劇烈變化發(fā)生在第2組的動(dòng)物尸體［11］。某些代謝產(chǎn)物(如超氧陰離子自由基、NO等)在血管內(nèi)皮細(xì)胞之間的不平衡可導(dǎo)致炎性介質(zhì)的生產(chǎn)和釋放(如血小板活化因子、腫瘤壞死因子)。通常情況下，在II/R中，炎性細(xì)胞的利用是受化學(xué)因子的調(diào)控(C5a、白細(xì)胞介素8、白三烯B4、血小板聚合因子)，同時(shí)也受到大量分子在炎性細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的黏附。這種黏附通常控制著白細(xì)胞內(nèi)皮的相互作用，如選擇性蛋白、整聯(lián)蛋白B2和免疫球蛋白(細(xì)胞間黏附分子1、血小板內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子1)。缺氧/復(fù)氧顯著增加內(nèi)皮細(xì)胞間黏附分子1的表達(dá)以及中性粒細(xì)胞黏附到內(nèi)皮細(xì)胞。據(jù)報(bào)道，II/R損傷造成肝脂質(zhì)過氧化以及低密度脂蛋白的氧化反應(yīng)，說明其對肝功能的損傷有一定關(guān)系［12］。

3.3 補(bǔ)體的激活和通道轉(zhuǎn)導(dǎo) 缺血介導(dǎo)肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架的聚合，導(dǎo)致IgM抗體介導(dǎo)的組織損傷，研究說明nIgM型缺血性抗原復(fù)合物提供了甘露聚糖結(jié)合凝集素的結(jié)合位點(diǎn)，從而導(dǎo)致補(bǔ)體激活引起組織損傷［13－14］。

II/R引起的組織損傷是在很大程度上依賴補(bǔ)體的激活，產(chǎn)生 C3a和 C5a趨化肽［15］。Farmer等［16］通過小鼠實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Toll樣受體調(diào)節(jié)肝外補(bǔ)體產(chǎn)生，而補(bǔ)體調(diào)節(jié)Toll樣受體介導(dǎo)的細(xì)胞因子在腸道IR產(chǎn)生。Wang等［17］通過確定腸II/R在大鼠肝損傷的人參皂苷Rb1的誘導(dǎo)作用的研究證明了腸II/R誘導(dǎo)的肝組織中肝腸功能損傷，通過小腸丙二醛水平的髓過氧化物酶、腫瘤壞死因子α和丙二醛水平及細(xì)胞間黏附分子1、核因子κB表達(dá)，測定血清丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶和天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶增加的特點(diǎn)提示肝功能的變化。人參皂苷Rb1(20、40 mg/kg)通過降低核因子κB在肝臟的表達(dá)水平，說明其是傳導(dǎo)的一個(gè)重要通路。

4 結(jié)語

腸道屏障損傷、缺血時(shí)積累的ROS和活性氮、內(nèi)皮細(xì)胞的損傷、產(chǎn)生的ROS、激活的血小板活化因子，細(xì)胞凋亡產(chǎn)生的重要通路Toll樣受體介導(dǎo)和通路核因子κB傳導(dǎo)等均是II/R對肝功能的損傷的因素。內(nèi)毒素和細(xì)菌易位這兩種方式都可以導(dǎo)致肝功能的損傷，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，腸道屏障的破壞和氧自由基、細(xì)菌易位的遷移可引起腸黏膜通透性顯著增加及門靜脈內(nèi)毒素含量增加，這可能是導(dǎo)致腹腔間隔室綜合征和多器官功能障礙綜合征發(fā)展的重要因素［18］。Mara?ón 等［5］推測缺血性腸釋放性分子，如 H2O2、超氧陰離子自由基、細(xì)胞因子(腫瘤壞死因子α)和花生四烯酸代謝產(chǎn)物的門戶和系統(tǒng)性流通都可以引起直接的組織損傷。以上這些分子能有效激活白細(xì)胞，從而促進(jìn)它們轉(zhuǎn)移至肝腸，增加肝腸的損害。II/R其損傷究竟是炎性因子之間的協(xié)同作用，還是其激發(fā)肝臟中性粒細(xì)胞黏附所致，其中機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

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