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1、1肝脏缺血再灌注损伤发生机制和预防缺血再灌注损伤是由 1960 年 Jennings 首先提出的，是指组织器官缺血后再灌注，不仅不能使组织器官功能恢复，反而加重组织器官的功能障碍和结构损伤。缺血再灌注损伤在许多重要器官包括心、肝、肺、肾、胃肠道等均可发生。肝脏缺血再灌注损伤（HIRI）是肝脏外科手术中常见的病理过程，多见于休克、需要阻断肝脏血流的肝外科手术以及肝移植术等病理生理过程中。其发生的病理生理机制复杂，有诸多因素参与其中，形成相互制约和相互促进的关系。包括炎性细胞浸润和血小板聚集，反应性氧中间物（ROI）的产生和释放、各种炎性介质（如黏附分子和白三烯）和血管活性物（如一氧化氮和内皮素等
2、产生有关）1。 一 肝脏缺血再灌注损伤的发生机制 1 反应性氧中间物（ROI）的产生和释放： 肝脏缺氧期间大量堆积的 ATP 代谢产物次黄嘌呤和氧发生反应。产生 ROI（如过氧化物和高活性的羟基物） 。由于 ROI 在结构上即其外轨道上有一个或多个不配对电子特点，因而使 ROI 具有高度活性和潜在的毒性。肝脏缺血缺氧期间产生的 ROI 可以通过以下几个机制损伤细胞：选择性地损伤相邻分子如脂质、蛋白质和核酸；增加信号传递，使嗜中性粒细胞产生趋化性和被激活；与 NO2反应产生高度毒性的过氧化物2。大量的动物实验和临床病例证明ROI 不仅在再灌注期间明显增加，且可持续 24h 以上，其产生的量与再灌
3、注损伤呈正相关。 2 炎性细胞的聚集 在缺血再灌注损伤的组织中有中性粒细胞在损伤区域大量聚集和黏附，其聚集和黏附能力与白三烯 B4(TB4)、血小板活化因子(platelet activating factor, PAF)、肿瘤坏死因子(-tumor necrosis, TNF-)、白介素 1(IL-1)等表达有关34。聚集和黏附的中性粒细胞可通过以下机制损伤组织器官：聚集和黏附的中性粒细胞通过激活烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶（弹力酶、蛋白酶和胶原酶）释放增加蛋白溶解酶降解细胞外网状结构的所有成分，破坏完整细胞和使免疫球蛋白、补体和凝血因子失去活性；中性粒细胞释放的弹力酶与 ROI 可以相互
4、作用，ROI 通过蛋氨酸氧化使弹力酶的抑制剂 21抗胰蛋白酶失活； 另外 ROI 又可以由GMP-140 等黏附分子调节后，促使粒细胞黏附于微血管内皮。因此，肝脏缺血再灌注损伤时，粒细胞、内皮细胞黏附和 ROI 之间的相互作用加重了组织结构的损伤。 3 血管活性物质和缺血再灌注损伤 3.1 一氧化氮：一氧化氮（NO）是能够使粒细胞发生黏附作用的重要介质，是由 L精氨酸通过 NO 合成酶合成的，其突出的作用是松弛血管平滑肌和抑制血小板聚集5-7。NO 可通过以下作用机制参与肝脏的缺血再灌注损伤：NO 可与 ROI 竞争过氧化物歧化3酶的介质，形成过氧化氮物，引起血管收缩，形成再灌注损伤中窦状隙血
5、流停滞和无再流的现象；NO 还可通过继发性介质 cGMP引起血管扩张，最终引起微循环的淤滞和再灌注损伤。 3.2 内皮素：内皮素属于血管活性肽族，可以分为 ET-1、ET-2、ET-3 三种，其中 ET-1 是最重要的血管收缩剂，可引起全身动脉和静脉系统血管收缩。大量的实验证明，ET-1 会导致肝脏窦状隙收缩，血流减少，引起再灌注损伤中的无再流现象，且呈剂量依赖型。3.3 血小板活化因子：血小板活化因子（PAF）是自身有效磷脂，具有血管活性和炎性介质前体的特点，参与再灌注损伤。其作用机理主要是诱发血小板聚集和主要炎性细胞释放各种蛋白酶和细胞因子等介质。另外 ROI 能通过增加内皮细胞和血小板对
6、钙离子（激活的 PLA2）的通透性促进内皮细胞、粒细胞和血小板释放 PAF。 3.4 白三烯：白三烯（ LTB4）是花生四烯酸的代谢物，来源于Kupffer 细胞 8，通过 5-脂肪氧合酶途径产生。白三烯在缺血再灌注损伤中明显升高，参与肝脏缺血再灌注损伤。另外 ROI 能通过增加细胞内的自由钙激活胞浆膜上的 PLA2，而 PLA2 又能把细胞膜上的磷脂转化为花生四烯酸增加白三烯的产物。 4 肝脏里不同细胞成分参与了肝脏缺血再灌注损伤 4.1 Kupffer 细胞：已经有研究证实，Kupffer 细胞参与缺血再灌注损伤，其具体的作用机理是 Kupffer 细胞可以释放大量的炎性介质（IL-1 和
7、 IL-8） ，吸引中性粒细胞和产生 ROI；同时被激活的4Kupffer 细胞能释放 TNF-，TNF- 能诱发内皮细胞释放内皮素1（ET-1 ） ，共同损伤器官组织9-11。在病理标本上表现为肝小叶中央区域周围有明显缺氧改变，电镜显示 Kupffer 细胞有许多片层足和伪足。 4.2 星状细胞：星状细胞位于肝脏 Disse 间隙内皮细胞，环绕毛细血管，其功能是调节肝窦状隙血流。肝再灌注损伤时，ET-1 和 P物质等血管活性物质可以使星状细胞收缩，另外自由基也能激活星状细胞，导致窦状隙收缩，血流淤积、缺氧和进一步释放炎性介质，形成恶性循环，甚至产生原发性移植肝功能不良（primary gra
8、ft dysfunction, PGD）或严重的原发性移植物无功能（primary nofunction, PNF） 。 总之，在肝脏缺血和再灌注损伤中，有 9 大因子起作用，即氧自由基、细胞因子、蛋白酶、钙离子、磷脂酶 A、花生四烯酸产物、血小板激活因子、内皮素和内毒素等12。这些因子并非独立起作用，而是相互促进，构成网络式或瀑布式样反应，使肝脏缺血再灌注损伤机制尤为复杂13-14。结果是缺血再灌注激活了肝内皮细胞，黏附因子（如 ICAM-1）的表达上调，炎性因子如 TNF- 等大量释放，导致肝白细胞和内皮细胞大量聚集，在激活细胞因子的作用下供体的免疫源性增加，甚至使移植物发生急性排斥反应；
9、而慢性损伤肝组织在细胞因子和黏附因子的阶梯式破坏反应下，发生细小血管的分化、增生和硬化，发生慢性排斥反应最终导致移植物无功能15-16。 5二肝脏缺血再灌注损伤的防治 肝脏缺血再灌注损伤的预防可以从多个环节入手，包括术前、术中、术后静脉用药和在保存液中加入有效成分等，可以单一或多个环节共同调节预防。 1自由基清除剂：别嘌呤醇、谷胱甘肽（GSH） 、维生素 E、维生素 C、辅酶 Q10 等抗氧化剂，可以在氧化反应中提供电子给氧自由基，使氧自由基还原而被清除，减轻肝脏缺血再灌注损伤，可以有效地保护细胞膜和线粒体膜，保护肝功能。已经有实验证明，谷胱甘肽静脉给药可以作为抗氧化剂阻止大鼠肝脏移植后的缺血
10、再灌注损伤17 。N乙酰半胱氨酸（NAC）作为 GSH 的前体物质，由于可以提高肝细胞内的 GSH 水平，起到类似 GSH 保护肝细胞膜、减轻肝脏缺血再灌注损伤后肝功能障碍的作用18。超氧化物歧化酶（SOD）是机体另外一种重要的氧自由基清除剂，能够特异性地清除氧自由基，减少细胞凋亡，有效地保护肝功能。丙酮酸乙酯（EP）能够通过有效地下调炎症介质，减少脂质过氧化和抑制细胞凋亡而阻止肝脏缺血再灌注损伤19。硫普罗宁作为一种强有力的超氧化物合成抑制剂，已有实验证明该药对大鼠肝脏缺血再灌注损伤后的肝实质有显著的保护作用20。 2钙通道阻滞剂：细胞内钙超载是肝脏发生缺血再灌注损伤的主要机制之一。因此，通
11、过应用钙拮抗剂可以通过诱导或抑制凋亡相关基因的表达而抑制细胞凋亡，降低肝组织中丙二醛、血清内6皮素1、肿瘤坏死因子 等水平，对肝脏缺血再灌注损伤有良好的保护作用。经典的钙拮抗剂维拉帕米和非选择性钙通道拮抗剂吗多明均能有效阻止肝脏缺血再灌注损伤。另外，能抑制 T 型和 L 型钙通道的粉防已碱（tetrandrine, TET）也能减轻大鼠肝脏缺血再灌注的脂质过氧化和中性粒细胞浸润21。 3蛋白酶抑制剂：如抑肽酶、乌司他丁、甲磺酸加贝酯（GM）等，可以通过抑制多形粒细胞聚集、黏附22，抑制微血管内皮细胞氧自由基的释放，抑制致炎细胞因子如 TNF- 和 IL-6 等释放23，减少细胞凋亡的发生，改善
12、微血管灌注等机制有效地改善肝脏的缺血再灌注损伤，提高移植肝的存活率24。 4中医中药的应用：参附注射液（SF）是由中药人参、附片提取物组成。其主要有效成份为人参皂甙和乌头类生物碱。已经有大量研究证实 SF 对治疗缺血再灌注损伤有明显疗效，其主要的作用机制可能为：清除机体氧自由基，防止钙超载，抑制机体促炎性细胞因子 TNF-、IL-6 和 IL-8 等的生成和释放，减轻炎性反应25；抑制核转录因子 NF-KB 的活性，下调炎症因子的释放26；保护内皮细胞，促进内皮释放 NO，扩张血管，改善微循环 27；通过对凋亡相关基因 Bax、bcl-2 和 Fax 等的调控及促进 HSP70 的表达，参与对
13、缺血再灌注损伤的影响28-29。缺血再灌注损伤的病理机制非常复杂，SF 在各种研究中已经显示出对心、肾、脑、胃肠道等重要脏器的缺血再灌注损伤的防治有重要的临床意义30-31。SF 对肝脏缺血再灌注损伤也有成功的报导，动物实验显示该药对大7鼠移植肝脏缺血再灌注损伤有防治作用32。其可能作用机制包括抑制枯否氏细胞激活和氧自由基产生，改善微循环，减少细胞凋亡。另外银杏提取物（ginkgo biloba extract, EGb） ，其主要成份为总黄酮类和银杏内酯，有独特的抗氧自由基及调整循环稳定，改善血液循环保护组织的作用33。已有研究 EGb 对多种组织器官（心、脑、肝等）的缺血再灌注损伤具有保护
14、作用34-36。其它中医中药如丹参和承气方剂37也有改善肝脏能量代谢和抗氧自由基作用、保护线粒体的结构和功能、抑制肝细胞凋亡和防止细胞内钙超载，对减轻肝脏缺血再灌注损伤有良好的作用。 5物理疗法：利用短暂的亚致死量的高温疗法，即称为热休克预处理可以防止多种脏器缺血时线粒体膜完整性的破坏并有助于线粒体在再灌注时产生高能磷酸化合物38，对保护肝细胞、防止细胞凋亡有重要的意义。Yamagami K 发现热休克反应后能产生热休克蛋白 HSP70，HSP70 能抑制氧自由基、脂质过氧化的产生，增加细胞的耐受力39；同时热休克反应能促进机体内源性抗氧化物触酶的产生40 。另外一种物理疗法即通过臭氧氧化预处
15、理，可以提升内源性 NO 浓度和维持细胞氧化还原平衡状态来保护肝脏，避免缺血再灌注损伤，对日益增加的肝脏移植手术有重要的临床意义。 6新型免疫抑制剂的应用：新型和高效的器官移植免疫抑制剂 FK506 是一种从链霉素中分离出来的大环内酯类抗生素。有研究证明，FK506 可以通过抑制了 NF-KB 与其靶基因启动子特异序列8的结合活性，抑制靶基因的表达；同时抑制促炎因子 TNF-、IL-1、ICAM-1 等的产生，抑制中性粒细胞在病灶区的聚集。如Okano41等发现 FK506 可增加肝脏低温保存再灌注的血流，增加组织 ATP 含量。Carcia-Criad42 等研究证明，FK506 可以减低热
16、缺血再灌注肝脏氧自由基含量，抑制细胞因子的释放和中性粒细胞的浸润能力。而国内赵浩亮43等研究在肝脏保存液和灌注液中加入 FK506，显示用药组 ET 含量下降，ALT 下降，肝细胞和肝窦内皮细胞形态异常减轻。另外 FK506 可以移植肝脏保存液中 TNF-mRNA 的表达，使 TNF-mRNA 表达减少44-45，故此 FK506是一种新型高效的预防肝脏缺血再灌注损伤的药物。 7基因治疗：随着干细胞和分子生物学的发展以及对肝脏内皮细胞在缺血再灌注损伤中的认识，基因敲除技术被用于缺血再灌注损伤的防治。其作用机理是清除有害基因，抑制内皮细胞的活化，减轻炎症反应的程度，从而减轻缺血再灌注损伤。Lehmann46等用腺病毒转载 Cu/Zn-SOD 基因至大鼠供肝中，行肝移植后转基因大鼠全部
