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1、肝脏缺血再灌注损伤的发生机制及防治进展 中山大学附属三院麻醉科 肝缺血再灌注损伤 IRI 是肝脏外科中常见的病理过程 多见于需要肝断流的肝脏外科手术 如失血性休克 肝叶切除 肝移植等我科的研究方向 肠 脑 肝缺血 一肝脏缺血再灌注损伤的发生机制 1钙超载2中性粒细胞3氧自由基 钙超载和肝脏缺血再灌注损伤 钙超载 各种原因引起的细胞内钙含量异常增多 并导致细胞结构损伤和功能代谢障碍的现象 缺血 再灌注时的钙超载发生机制 Na Ca2 交换反向转运增强 缺血引起的细胞内高Na 高H PKC激活可直接或间接激活Na Ca2 交换蛋白反向转运 将大量Ca2 运入胞浆 生物膜损伤 细胞膜 线粒体及肌浆网
2、膜损伤 可使钙内流增加和向肌浆网转运减少 钙超载引起再灌注损伤机制 线粒体功能障碍 钙超载可干扰线粒体的氧化磷酸化 使ATP生成减少 激活酶类 Ca2 浓度升高可激活磷脂酶 蛋白酶 核酶等 促进细胞损伤 促进氧自由基生成 再灌注性心律失常 肌原纤维过度收缩 2中性粒细胞和肝脏缺血再灌注损伤 激活的中性粒细胞与血管内皮细胞相互作用 造成微血管和细胞损伤 微血管内血液流变学改变 微血管管腔狭窄 阻碍血液灌流 微血管通透性增高 激活的中性粒细胞与血管内皮细胞可释放致炎物质 损伤组织细胞 3氧自由基和肝脏缺血再灌注损伤 再灌注期缺血组织恢复血氧供应的同时也提供了大量电子受体 使氧自由基在短时间内爆发性
3、增多 主要途径有 内皮细胞源 经黄嘌呤氧化酶催化嘌呤类代谢并释放出大量电子 为分子氧接受后产生活性氧 中性粒细胞源 再灌注期激活的中性粒细胞产生大量氧自由基 称为呼吸爆发 线粒体源 线粒体氧化磷酸化功能障碍 进入细胞内的氧经单电子还原而形成的氧自由基增多 而经4价还原生成的水减少 3氧自由基和肝脏缺血再灌注损伤 自由基具有极活泼的反应性 一旦生成可经其中间代谢产物不断扩展生成新的自由基 形成连锁反应 自由基可与磷脂膜 蛋白质 核酸和糖类物质反应 造成细胞功能代谢障碍和结构破坏 肝脏缺血再灌注损伤的发生机制新进展 Kupffer细胞激活细胞因子细胞级联反应T淋巴细胞肝血红素氧合酶系统 HO 1
4、Kupffer细胞激活 细胞因子的释放 Kupffer细胞是一种与肝脏缺血再灌注损伤有关的非实质细胞 这种驻留型巨噬细胞可出现在肝脏的窦状隙内 肝Kupffer细胞在肝脏再灌注时被激活 产生一系列炎症性细胞因子 PGs PAF IL 1 TNF IL 6 IFN 和氧自由基 这些作为直接的细胞毒素作用于内皮细胞和肝细胞 导致肝脏损伤 细胞因子 国内研究在鼠肝脏部分缺血再灌注损伤过程中预先给予参附 通过增加抑炎因子IL 10水平 降低TNF 下调其介导的固有免疫应答最终减轻肝脏缺血再灌注损伤 BiboKe在肝脏部分缺血再灌注过程中通过IL 10基因转染小鼠使小鼠血清IL 10水平增高导致肝细胞损
5、伤减轻 BiboKe Xiu DaShen Sei IchiroTsuchihashi etal HumanGeneTherapy 2007 18 4 355 366 细胞级联反应 肝脏缺血再灌注损伤的过程是许多相关因子联合作用产生级联反应导致最后的肝脏功能衰竭 大量的证据证明Kupffer细胞 中性白细胞 内皮细胞以及反应性氧族在缺血再灌注损伤的发病机制中起了重要作用 这种相关的级联反应过程导致最终结果是组织结构的改变并引起肝细胞功能的衰竭 T淋巴细胞 越来越多的证据表明T细胞在介导缺血再灌注引起的短期和长期损伤中起重要作用 全身性免疫抑制剂可减轻肝细胞缺血再灌注后损伤 提示T淋巴细胞参与了
6、损伤的病理生理过程 Shen等发现T淋巴细胞缺陷小鼠肝脏缺血再灌注后损伤较对照组明显减轻 Khandoga等发现在再灌注早期淋巴细胞在肝窦状隙发生附着并随着冷缺血时间的延长损伤肝脏功能 Moine等发现抗炎症介质IL 10在缺血再灌注损伤过程中具有保护作用 不但与抑制Kupffer细胞释放细胞因子有关 而且与抑制T细胞驻留有关 所有这些研究结果与T细胞在缺血再灌注损伤机制中起主导作用相符合 OlteanM PulleritsR ZhuC etal DonorpretreatmentwithFK506reducesreperfusioninjuryandacceleratesintestinal
7、graftrecoveryinrats J Surgery 2007 141 5 667 677 血红素氧合酶系统 血红素氧合酶是普遍存在的酶 在亚铁血红素分解为胆绿素 一氧化碳和自由铁的过程中起催化作用 HO系统的激活在缺血再灌注触发的级联反应中可能提供了细胞保护功能 近年来的发现认为HO途径不仅抗氧化 而且是作为更加复杂的细胞保护和免疫调节系统 FondevilaC ShenXDetal Biliverdintherapyprotectsratliversfromischemiaandreperfusioninjury J Hepatology 2004 40 6 1333 1341 血红
8、素氧合酶系统 由亚铁血红素释放的CO可能在不同的细胞和生物学过程中作为一种调控分子 类似于NO 这两种物质引起平滑肌松弛 导致内皮组织血管舒张 这可能是CO介导的抗缺血再灌注损伤的细胞保护作用的机制 在灌注时CO通过抑制血管收缩维持微循环血流 减少缺血再灌注损伤相关的微血管血栓形成 血红素氧合酶系统 CO在缺血再灌注损伤中的细胞保护作用其他的机制可能还有 抑制诱生型一氧化氮合酶 iNOS 抑制内皮细胞凋亡 辅以HO 1竞争性抑制物锌原卟啉发现外源性CO能完全取代内源性HO 1抑制肝脏缺血再灌注损伤 因此 HO 1介导的细胞保护抗缺血再灌注损伤需要外源性CO的产生 并且完全能够被CO替代 国内杨
9、定华等分别应用HO 1诱导剂 CoPP 抑制剂 ZnPP 和生理盐水作为对照在供肝收获前处理供者 移植后3d观察肝脏移植物缺血再灌注损伤情况 以上证实了HO 1表达上调对肝脏的缺血再灌注损伤的保护作用 证实HO 1表达上调时 肝脏移植物内肝细胞损伤减轻 HO 1表达抑制时 肝细胞损伤加重 杨定华张华等HO 1的表达对肝脏缺血再灌注损伤的保护作用 南方医科大学学报2009 29 11 ERK和P38信号传导通路 研究显示缺血后处理可通过增高ERK和P38的磷酸化水平 降低JNK的磷酸化水平减轻缺血再灌注导致的肝脏损伤 MAPKs通路可能在缺血再灌注损伤和缺血后处理的保护作用中起至关重要的作用 S
10、hinodaM ShimazuM MatsudaS etal c JunN terminalkinaseactivationduringwarmhepaticischemia reperfusioninjuriesinaratmodel WoundRepairRegen 2002 10 5 314 319 二肝脏缺血再灌注损伤防治策略 尽量缩短脏器缺血时间改善缺血组织代谢清除自由基及活性氧减轻钙超载 钙拮抗剂Na2 Ca2 Na2 H 交换抑制剂其它药物 细胞保护剂扩管稳膜等启动内源性保护机制 应激蛋白表达 心肌缺血预处理 二 防治手段 1缺血预处理2缺血后处理3基因治疗4干扰RNA技术5中药
11、6麻醉药及其它 远端缺血预处理 目的 研究大鼠的肠缺血预处理对肝脏缺血再灌注损伤 HIRI 的远端保护作用及其机制 结论 对大鼠肠的缺血预处理可以发挥远端预处理作用 减轻肝脏的缺血再灌注损伤 可能是通过减少肝脏前炎性因子的表达 减少中性粒细胞的黏附聚集而发挥作用 孙勇 顾国文 李相成肠缺血预处理对大鼠肝脏缺血再灌注损伤的保护作用南京医科大学学报 自然科学版 2008年3月 缺血后处理 IPO Ischemic postconditioning 最近有学者指出 缺血后处理一方面激活了RISK通路 另一方面又能抑制p38和JNK等有害的信号转导通路缺血后处理的保护作用与eNOS有关 IPO实施 缺
12、血60min后即刻行六个循环的灌注10s 阻断10s后再灌注 国内研究缺血后处理对大鼠肝脏缺血再灌注损伤有明显的保护作用 可通过促进Bcl 2 B细胞淋巴瘤 白血病 2基因 抗凋亡基因 表达及抑制Bax 促凋亡基因 表达而拮抗肝细胞凋亡 从而减轻肝脏缺血再灌注损伤 基因治疗 抗凋亡基因bcl 2 bcl xl bcl 2和bcl 2相关基因bcl xl对调节细胞凋亡起着重要作用 bcl 2基因转录的蛋白能阻止细胞的凋亡和死亡 并能延长细胞的生存期 bcl 2基因对多种损伤的细胞有保护作用 包括电离辐射 病毒感染和缺血 bcl 2的转录蛋白在IRI中发挥着强有力的抗凋亡作用 Bilbao等在鼠肝
13、IRI模型中证明了腺病毒转染bcl 2基因的过表达能明显地减少肝细胞的凋亡和死亡 减少转氨酶形成和组织损伤 与对照组相比 能显著改善肝脏功能和延长移植鼠的生存期 BilbaoG ContrerasJLetal AnnSurg 1999 230 2 1852193 免疫调节因子IL 10和IL 13 有研究表明 免疫调节因子如IL 10和IL 13能阻止同种异体移植物的排斥反应 IL 10诱导巨噬细胞中HO 1基因的表达并发挥抗炎症效应 IL 13的过表达能上调保护因子水平并抵抗内皮细胞的凋亡 腺病毒IL 13在冷缺血和热缺血中都有很强的细胞保护效应 其通过保护肝细胞的完整并减少肝中性粒细胞致炎
14、因子趋化因子的产生来维护肝功能 还能阻止肝细胞凋亡 其机理包括上调抗凋亡基因和抗氧化基因的表达 KeB ShenXDetal AmJTransplant 2003 3 9 1076 1082 转录因子NF B 转录因子NF B是肝IRI早期重要的调节器 NF B的活性水平对细胞的生长和凋亡有重要的调节作用 并且多种促细胞因子的表达 中性粒细胞介导的炎症反应都能和NF B联系到一起 因此 抑制NF B的活性可能抑制肝细胞的凋亡 减少有害的促炎症细胞因子的产生 细胞因子拮抗剂 IL 1受体拮抗剂T细胞共刺激阻断因子CD40Ig干扰RNA技术 中药对肝缺血再灌注损伤的保护作用 中药是从多个层次 多个
15、靶点对缺血的肝脏进行的适应性保护 为一种复合性调节 国内外学者就中药预处理对缺血再灌注的保护进行了有益的探索 中药对IRI的保护作用主要有活血化瘀类 如 丹参 虎杖 红花 葛根 三七及川芎等 补血益气类 如当归 何首乌等 中药保护作用机制 改善脏器微循环障碍清除氧自由基对炎性细胞趋化和呼吸爆发的影响保护线粒体 改善能量代谢减轻钙超载 调节钙稳定 其它 高渗盐水 齐鲁医院张岩研究指出7 5 高渗盐水预处理对常温下肝脏的缺血再灌注损伤有显著保护作用 其机制可能与减少PMN在肝组织内的聚集有关 瘦素 我科周少丽报道瘦素能减轻缺氧复氧培养L02肝细胞的凋亡 其机制可能与其下调细胞中Fas FasLmR
16、NA的表达有关 乌司他丁 目的观察乌司他丁对大鼠全肝缺血2再灌注 I2R 肺损伤的保护作用 方法24只SD大鼠随机分为全肝缺血2再灌注组 I2R组 乌司他丁组 U组 及假手术对照组 C组 每组8只 检测支气管肺泡灌洗液 BALF 中总蛋白含量 肺组织干 湿质量比 D W 肺组织髓过氧化物酶 MPO 及超氧化物歧化酶 SOD 含量 并以逆转录聚合酶链式反应 RT PCR 方法检测三组大鼠肺组织基质金属蛋白酶 MMP 14mRNA的相对表达量 结果与U组和C组比较 I R组大鼠肺组织BALF总蛋白和MPO含量明显增高 肺组织D W和SOD显著降低 MMP14mRNA相对表达量显著增高 结论乌司他丁可减轻全肝I R肺损伤 抑制肺组织MMP14mRNA的表达可能是其机制之一 赵东杨拔贤贾若乌司他丁对大鼠全肝缺血 再灌注肺损伤的保护作用临床麻醉学杂志2009年11月第25卷第11期 麻醉药物 异丙酚 瑞芬太尼 目的 探讨瑞芬太尼预处理对大鼠肝脏缺血再灌注损伤的保护作用 结论 合适剂量的瑞芬太尼预处理对肝脏缺血再灌注损伤有类似IPC的保护作用 异丙酚通过调节Bcl 2来发挥间接的抗凋亡作用 异丙酚
