缺血后處理對缺血再灌注損傷腎臟保護的研究進展

迪里拜爾·阿不都瓦熱斯喬振奎張 銳

（1 烏魯木齊市友誼醫院重癥醫學二科，新疆 烏魯木齊 830049；2 哈爾濱醫科大學第四附屬醫院，黑龍江 哈爾濱 150001；3 黑龍江省醫院，黑龍江 哈爾濱 150001）

缺血后處理對缺血再灌注損傷腎臟保護的研究進展

迪里拜爾·阿不都瓦熱斯1喬振奎2張 銳3

（1 烏魯木齊市友誼醫院重癥醫學二科，新疆 烏魯木齊 830049；2 哈爾濱醫科大學第四附屬醫院，黑龍江 哈爾濱 150001；3 黑龍江省醫院，黑龍江 哈爾濱 150001）

腎缺血再灌注損傷（ischemia reperfusion injury，IRI）是急性腎衰竭的常見原因，也是腎移植、腎切開取石術、腎部分切除術等復雜手術和血管外科的主動脈修補術等早期功能恢復和長期存活的主要因素之一。本文綜述了腎臟缺血/缺氧引起的病理變化，腎臟缺血再灌注損傷發生機制及缺血后處理防治腎缺血再灌注損傷的機制研究概況。

缺血后處理；缺血再灌注損傷；腎臟；保護

腎移植等復雜手術中阻斷腎臟血流而引起組織器官缺血，當組織器官得到血液再灌注后可使其功能得到恢復，損傷的結構可以得到修復，但一定情況下的缺血后再灌注不僅不能使腎臟功能恢復，反而加重腎臟的功能障礙和結構損傷。這種在缺血基礎上恢復血流后組織損傷反而加重，甚至發生不可逆性損傷的現象稱為缺血再灌注損傷。成為影響術后患者康復及生存率的重要因素。所以如何減輕和預防腎臟IRI，一直是腎臟保護的重要課題。

1 腎臟缺血/缺氧引起的病理變化

缺血/缺氧損傷是導致各種急、慢性腎臟病發病和進展的關鍵機制。缺氧是缺血損傷發生中最早的環節，缺血性腎損傷的發生涉及缺氧導致的能量耗竭、氧化應激和炎性反應等多個復雜的病理生理過程[1]。低氧誘導因子（hypoxia inducible factor，HIF）是細胞對低氧產生反應性調節的核心，在腎臟對缺血/缺氧的反應調節中起重要的調控作用[2]。

2 細胞氧自穩態調節因子

作為維持氧自穩平衡的核心調控因子，HIF調控多種低氧應答基因的表達，這些基因產物或能增加缺氧組織的氧供和運輸能力，或能降低細胞耗氧量，從而緩解氧供求之間的矛盾以維持內環境的穩定，使機體對缺血缺氧產生耐受和適應[3]。我們的前期研究已證實適度上調HIF表達可減輕急慢性缺血性腎損傷的程度，隨著研究的深入，我們發現缺血/缺氧損傷時HIF所介導的適應性反應并非全部對機體有利，其介導的即時適應性反應主要涉及能量代謝和血管擴張等，有利于減輕缺血/缺氧誘導的腎損傷；而HIF介導的長期適應性反應，一方面通過增加紅細胞生成和血管新生等來提高臟器對缺血/缺氧的耐受性，另一方面長期的HIF活化可促纖維化、促使腎小管上皮細胞向間充質細胞轉分化和促進炎性反應，其作用可能是不利的。

3 缺氧相關microRNAs與HIF相關性

腎臟疾病發病機制很復雜。從單個基因或單一調控途徑的角度已無法全面、準確地詮釋缺血性腎損傷的發病機制，隨著系統分子學概念的出現和該學科的發展，取代而之的是分子調控網絡，其中微小RNA（microRNAs，miRNAs）處于重要位置。miRNAs是基因表達的重要調控因子。即扮演著“管理員”的角色使生命活動有條不紊地進行，又是決定某些關鍵事件的分子開關，并能有效沉默機體所不需要的靶基因，其廣泛涉及細胞最基本的所有生命活動過程，如分化、增殖、代謝和凋亡等。近年來越來越多的研究證實，miRNAs在缺氧導致的一系列病理生理反應中起重要調節作用。眾所周知，缺氧是腫瘤微環境的基本特征之一，在研究中發現一系列的缺氧相關miRNAs（hypoxia-regulated microRNAs，HRMs），包括缺氧時表達上調的miRNAs（miR-30，23a，210，27a，192等）以及表達下調的miRNAs（miR-15b，20a，122a等）。有報道腫瘤細胞在缺氧情況下，HIF-1通過下調miR-20a，20b的表達，使miR-20a，20b的靶基因VEGF表達上調，從而促使血管新生，改善細胞缺氧[3]。已有文獻報道小鼠單側腎動脈夾閉后，腎組織miR-21豐度的動態變化呈和HIF表達規律相似，提示miR-21與HIF兩者間的相關性。由于單一miRNAs可調控一組相關基因的表達，并且miRNAs在轉錄后水平影響基因翻譯，不涉及到靶基因的轉錄，直接影響靶基因的蛋白質表達水平[4]。

4 腎臟缺血再灌注損傷

腎缺血再灌注后氧自由基生成增多。生成的氧自由基將會對細胞有一系列的損害。包括對膜磷脂的損傷、對蛋白質的損傷、對核酸的破壞、對細胞外基質的破壞等；鈣超載引起線粒體的功能障礙。白細胞進一步增多，引起一系列的血管障礙；高能磷酸化合物缺乏，使得ATP合成的前身物質減少；內皮素和血管緊張素的作用促進胞內鈣超載、PMN聚集、粘附、氧自由基釋放及內皮細胞自穩態失衡[5]。我們發現體外培養的HK-2經誘導發生EMT后，miR-382水平隨EMT出現而顯著上調；UUO小鼠術后第7天時患側腎組織miR-382水平較對側腎組織上升5倍。抑制miR-382表達可部分逆轉EMT，后者可能與miR-382調控氧化還原反應有關。提示miR-382的高表達可能是腎小管間質缺血缺氧損傷的結果，前者通過氧自由基損傷等途徑參與EMT轉化、繼而導致腎小管間質病變的加重。Cicalese等[6]人研究發現小鼠腎臟近端小管Dicer敲除后，能更好地耐受缺血再灌注腎（ischemia/ reperfusion，I/R）損傷，提示腎小管上皮細胞的Dicer或某些關鍵的miRNA在I/R中起關鍵作用。De Araujo等[7]通過microarray分析發現，小鼠腎臟miRNAs的表達豐度在30min缺血后再灌注12h和48h后出現顯著改變，其中部分miRNAs的豐度改變依賴于腎臟再灌注時間。我們近期的研究發現晚期缺血預適應減輕小鼠腎臟缺血再灌注損傷的機制與miR-21表達上調有關，敲低miR-21導致PDCD4表達上調并加重細胞凋亡和I/R腎損傷；而miR-21表達上調依賴于HIF-1α的活化，抑制HIF-1α表達則減少CoCl2誘導的miR-21表達上調。

5 減輕腎缺血再灌注損傷途徑

缺血再灌注損傷的發生機制尚未徹底闡明。目前認為自由基的作用、細胞內鈣超載和白細胞的激活是缺血一再灌注損傷的重要發病學環節。再灌注損傷實質上是將缺血期的可逆性損傷經恢復血流后進一步加重或轉化為不可逆性損傷。缺血后側支循環容易形成者，可因縮短缺血時間和減輕缺血程度，不易發生再灌注損傷。因氧易接受電子，形成氧自由基增多。因此，對氧需求高者，較易發生再灌注損傷。造成的再灌注損傷愈嚴重；適當降低灌注液的溫度、pH值．則能減輕再灌注損傷；減少灌注液中的Ca2+、Na+含量，或適當增加K+、M礦含量．有利于減輕再灌注損傷。缺血后處理已成為國內外抗缺血/再灌注損傷研究的熱點。近年來采用多種不同的方法對缺血后處理進行了探討研究，發現缺血后處理對不同動物的心、肝、腎、腸胃等器官的缺血/再灌注均有抗損傷作用；其保護機制主要與氧自由基的生成減少、抑制鈣超載、內源性活性物質的釋放、膜通道功能狀態的變化和蛋白激酶的活化有關[8]。陳光磊等[9]證實缺血后處理可以減輕缺血再灌注后腎小管上皮細胞的損傷，減少細胞壞死，穩定線粒體等細胞器結構，從而減輕急性腎臟IR損傷。劉少青等[10]光鏡下觀察缺血預處理后大鼠腎小管評分及不同灌注時間的NOS的變化。結果表明缺血預處理對大鼠腎臟缺血再灌注損傷有保護作用，其保護機制與iNOS的生成減少有關；eNOS和iNOS在缺血預處理過程中無明顯變化。陳莉娜等[11]認為缺血預處理與后處理均對大鼠腎臟缺血/再灌注損傷有保護作用，其機制可能與抗氧化作用有關。郭志英等[12]通過建立家兔腎臟缺血-再灌注模型，觀察腎組織病理學改變。結果表明缺血預處理及后處理能夠減輕家兔腎臟缺血-再灌注損傷，其機制與增強機體的抗氧化損傷能力有關。李艷等[13]采用阻斷大鼠腎動脈血流45min造成缺血，24h再灌注建立腎臟缺血/再灌注損傷模型。觀察依達拉奉藥物后處理結果表明依達拉奉藥物后處理可以減輕大鼠腎臟缺血/再灌注損傷，與機械性缺血后處理保護效應相似。通過有效清除活性氧自由基、提高機體抗氧化應激的能力。高鳳等[14]證實七氟醚預處理對大鼠急性腎缺血再灌注損傷具有保護作用。俞秀麗等[15]發現血必凈注射液明顯減輕腎組織超微結構的損傷，且對大鼠腎缺血再灌注損傷有明顯保護作用。

6 結 語

IRI是一個多因素、多途徑的復雜的病理過程。在臨床應用中，IRI對于移植腎的功能恢復和長期存活是巨大的制約因素。因此，深入認識IRI的機制和探索其保護機制，對于臨床實踐和科學理論都有重大意義。目前認為，缺血后處理能在不同程度上減緩RIRI。然而，目前的知識還遠遠不能透徹解釋RIRI的復雜病理機制，有待于進一步研究。

[1] 褚薇薇,武步強,沙煥臣,等.缺血后處理對缺血-再灌注大鼠腸黏膜的抗損傷作用[J].西安交通大學學報:醫學版,2007,28(2):149-151.

[2] 李文瀾,柯偉,胡剛,等.大鼠腎缺血后處理血清一氧化氮及一氧化氮合酶的變化[J].實用醫學雜志,2008,24(10):1699-1701.

[3] 石磊,蔡尚郎,劉松,等.RISK信號轉導通路與腎缺血后處理的心肌保護作用[J].中國心血管雜志,2007,12(1):2-4.

[4] Li Volti G,Rodella LF,Di Giacomo C,et al.Role of carbon monoxide and biliverdin in renal ischemia/reperfusion injury[J].Nephron Exp Nephrol, 2006,104(4):135-139.

[5] 謝守霞,張萬帆,賈孟良,等.基因芯片分析銀杏葉提取物對小鼠腎缺血再灌注損傷的保護作用機制[J].中國醫院藥學雜志,2006, 26(12):1455-1459.

[6] Cicalese L,Yacoub W,Subbotin V,et al.Pyruvate inhibits the chronic damage which ensues after ischemia/reperfusion injury of kidneys [J].Transplant Proc,1999,31(12):1033.

[7] De Araujo M,Andrade L,Coimbra TM ,et al.Magnesium supplementation combined with N acetylcysteine protects against postischemic acute renal failure[J].J Am Soc Nephrol,2005,16(11): 3339-3349.

[8] 馬小波,張建福.缺血后處理對再灌注器官保護作用的研究進展[J].徐州醫學院學報,2009,29(11):778-783.

[9] 陳光磊,王漢民,劉廣厚,等.缺血后處理對大鼠腎臟缺血再灌注后腎小管上皮細胞超微結構的影響[J].第四軍醫大學學報, 2007,23(3):2135-2137.

[10] 劉少青,姜佑三,嚴博泉.一氧化氮合酶在缺血預處理對大鼠腎臟缺血-再灌注損傷保護中的作用[J].中國危重病急救醫學, 2000,12(4):211-213.

[11] 陳莉娜,王興會,余玲.缺血后處理對大鼠腎臟缺血/再灌注損傷的保護作用[J].西安交通大學學報:醫學版,2011,32(6):684-721.

[12] 郭志英,任啟偉,王立贊,等.缺血預處理及后處理對家兔腎臟缺血-再灌注損傷的保護機制研究[J].濟寧醫學院學報,2009,32 (3)159-161.

[13] 李艷,夏安周,邢淑華.依達拉奉對大鼠腎臟缺血再灌注損傷的保護作用及與缺血后處理的比較研究(英文)[J].藥學學報,2010, 26(7):48-49.

[14] 高鳳.大鼠腎缺血—再灌注損傷后AQP2的表達及七氟醚預處理對腎保護作用的探討[J].長春:吉林大學,2012.

[15] 俞秀麗,黃勁松,謝蕾.血必凈注射液對大鼠腎缺血再灌注損傷的保護作用[J].全科醫學臨床與教育,2009,7(2):121-127.

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1671-8194（2013）31-0058-02

黑龍江省教育廳科學技術項目資助 (編號：12511228)