腸缺血/再灌注引起肝功能損傷的研究進展

魯智英(綜述)，吳學東(審校)

(大理學院附屬醫院，大理學院臨床醫學研究中心小兒外科，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、腸系膜動脈栓塞、腸系膜靜脈栓塞血栓再通等。其誘導的多器官功能損傷都具有較高的發生率和病死率，對于臨床外科是一大挑戰。肝臟作為腸道最近的一個器官之一，II/R所引起的損傷理應引起世界關注。II/R可以導致嚴重的肝腸組織損傷，包括肝、腸道黏膜屏障及損傷，這一系列連鎖反應在II/R損傷肝臟。

1 腸道屏障的損傷

腸道屏障是細菌易位和內毒素發展的基礎，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胞絨毛和黏液層兩部分組成［1］。腸屏障主要由上皮細胞構成，其包含超過100萬億上皮細胞的屏障，而疏水的黏液層有利于防止上皮細胞與管腔內容直接接觸，限制有害物質的滲透。

Huang 等［2］利用II/R大鼠模型，用無創傷血管鉗周期性夾閉腸系膜上動脈20 min并間歇放松60 min，對回腸段血管結扎缺血誘導，然后再灌注;通過對實驗組和對照組進行比較，發現發生II/R的大鼠空腸絨毛變鈍，上皮剝脫。黏膜破損與上皮細胞的破壞和免疫反應的增強緊密相連。腸系膜II/R發生，同時會伴有絨毛破壞腸上皮細胞凋亡，表明黏液層不僅在腸腔和腸上皮中發揮作用，且在腸屏障修復和維持中起重要作用。腸道屏障對全身炎性反應和遠端器官的損傷有重要作用，并與內臟缺血緊密相連，腸道屏障的破壞是腸缺血引發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)內毒素血癥腸氧化應激通過增加肝腸負擔，對隨后積累活性氧簇(reactive oxygen species，ROS)和活性氮產生一定的影響。其通過誘發內毒素及微循環反應，產生ROS并通過腸道屏障損傷后通路進一步對肝腸損傷［4］。腸屏障的迅速惡化、細菌易位和內毒素吸收可共同導致隨后發生的循環衰竭。

腸缺血可導致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的主要生產者，即O2和H22其通過產生非常活潑的羥基自由基，形成脂質過氧化物，從而破壞能源供應，以減少細胞的線粒體膜和功能的形成。線粒體內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胞產生內源性過氧化氫的唯一防御。因此，谷胱甘肽在保護過氧化氧自由基攻擊細胞膜磷脂中不飽和脂肪酸是至關重要的［5］。如果線粒體功能受損，在一定程度上會降低細胞的能量供應;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激引發自由基產生較為明顯的促進作用。

3 再灌注

3.1 ROS及自由基的產生 在缺氧時，易形成黃嘌呤氧化酶，腸組織的這種反應速度相對于其他組織較快;當氧氣隨血液再次灌入組織時，次黃嘌呤與黃嘌呤氧化酶的反應可產生超氧陰離子，并在過氧化氫歧化酶的催化下轉化成H2O2，經過過氧化氫酶和過氧化物酶的催化作用，H2O2進一步產生水。之后，在鐵的參與下，超氧化物和水經過Haber－Weiss與Fenton反應形成具有高度的活躍性和細胞毒性氧自由基［6］。

3.2 脂質過氧化和炎性因子的釋放 羥基可引起細胞膜中的脂質過氧化反應并釋放出代謝物質，誘導粒細胞的黏附到微血管的內皮組織，其釋放的超氧陰離子自由基和一些蛋白酶可導致內皮細胞的進一步損傷。

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

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

3.3 補體的激活和通道轉導 缺血介導肌動蛋白細胞骨架的聚合，導致IgM抗體介導的組織損傷，研究說明nIgM型缺血性抗原復合物提供了甘露聚糖結合凝集素的結合位點，從而導致補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體的激活，產生 C3a和 C5a趨化肽［15］。Farmer等［16］通過小鼠實驗發現Toll樣受體調節肝外補體產生，而補體調節Toll樣受體介導的細胞因子在腸道IR產生。Wang等［17］通過確定腸II/R在大鼠肝損傷的人參皂苷Rb1的誘導作用的研究證明了腸II/R誘導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和丙二醛水平及細胞間黏附分子1、核因子κB表達，測定血清丙氨酸氨基轉移酶和天冬氨酸氨基轉移酶增加的特點提示肝功能的變化。人參皂苷Rb1(20、40 mg/kg)通過降低核因子κB在肝臟的表達水平，說明其是傳導的一個重要通路。

4 結語

腸道屏障損傷、缺血時積累的ROS和活性氮、內皮細胞的損傷、產生的ROS、激活的血小板活化因子，細胞凋亡產生的重要通路Toll樣受體介導和通路核因子κB傳導等均是II/R對肝功能的損傷的因素。內毒素和細菌易位這兩種方式都可以導致肝功能的損傷，試驗發現，腸道屏障的破壞和氧自由基、細菌易位的遷移可引起腸黏膜通透性顯著增加及門靜脈內毒素含量增加，這可能是導致腹腔間隔室綜合征和多器官功能障礙綜合征發展的重要因素［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、細胞因子(腫瘤壞死因子α)和花生四烯酸代謝產物的門戶和系統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胞，從而促進它們轉移至肝腸，增加肝腸的損害。II/R其損傷究竟是炎性因子之間的協同作用，還是其激發肝臟中性粒細胞黏附所致，其中機制有待進一步研究。

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