烏司他丁抗肝缺血/再灌注損傷作用機制的研究進展

邱曉俊(綜述)，劉忠民(審校)

(1.廣東醫學院，廣東 湛江524023； 2.深圳市龍崗區人民醫院普通外科，廣東 深圳 518172)

肝缺血/再灌注損傷(hepatic ischemia and reperfusion injury,HIRI)常見于肝臟嚴重創傷、肝臟部分切除以及肝移植等情況，屬于肝膽外科常見的生理病理現象，常影響疾病的愈后。有關提高患者肝組織對缺血/再灌注耐受性的試驗及臨床研究越來越多，烏司他丁(ulinastatin，UTI)抗HIRI的研究就是其中之一。UTI是從尿液中提取出來的一種糖蛋白，發現于1909年[1]，已被廣泛運用于急性胰腺炎、抗休克及抗手術刺激等治療，其在HIRI中的保護作也日益受到關注。

1 UTI總體藥理作用

1.1UTI抑制廣譜水解酶活性 UTI是一種Kunitz型蛋白酶抑制劑，具有兩個活性功能區。因為每個活性功能區均有廣泛的抑酶譜，且不完全重疊，所以其能夠同時抑制胰蛋白酶、脂酶、糖水解酶等多種水解酶的活性，另外，UTI代謝分解形成的低分子只要Kunitz結構域是完整的其也具有很強的抑制水解酶的作用[2]。

1.2UTI抑制炎性反應 炎性反應中，活化的炎性細胞釋放水解酶和炎性因子，并通過瀑布式級聯反應對細胞結構產生極大的破壞作用，UTI能夠抑制水解酶活性、抑制炎性因子釋放，阻斷血液中炎癥的級聯反應，避免炎性反應的擴大[3-4]。

1.3UTI 改善循環及阻斷全身炎癥反應綜合征 UTI能減少激肽生成，抑制心肌抑制因子的生成，從而抑制心肌收縮力和使腹腔內臟血管收縮，UTI還能夠抑制炎性反應，穩定溶酶體膜，從而減輕微循環障礙，阻斷循環衰竭[5-7]和全身炎癥反應綜合征(systemic inflammatory response syndrome,SIRS)進程[8]。

2 UTI對HIRI的保護作用機制

2.1HIRI機制

2.1.1鈣超載 肝缺血/再灌注時，細胞內Na+/Ca2+、H+/Ca2+交換系統異常、膜對Ca2+的低通透性和膜鈣泵的主動轉運異常，最終導致細胞內鈣超載。鈣超載激活Ca2+依賴磷脂酶和蛋白酶，破壞細胞膜和細胞質膜完整性，并破壞線粒體結構導致能量代謝障礙；鈣超載使黃嘌呤脫氫酶轉化為黃嘌呤氧化酶，促進氧自由基的產生；鈣超載可激活肝內庫普弗細胞，釋放大量水解酶、炎性因子等毒性物質，加重肝內及全身細胞和組織的破壞[9]。內皮細胞的鈣超載還可以增加器官內微循環阻力，進而降低再灌注微循環血流量，引起組織損傷。

2.1.2氧自由基的產生 肝缺血/再灌注過程中，氧自由基的產生和清除平衡被打破。缺氧狀態下，黃嘌呤脫氫酶轉化為黃嘌呤氧化酶，黃嘌呤氧化酶利用細胞內分子氧產生大量氧自由基[8]；缺氧激活的庫普弗細胞、中性粒細胞等炎性細胞，通過細胞膜上還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶作用，產生大量氧自由基[10]；此外，缺氧情況下，線粒體產生超氧化物及H2O2的功能被放大，釋放出大量氧自由基，而產生超氧化物歧化酶減少，清除氧自由基的能力下降[11]。氧自由基對肝細胞損傷機制主要有：①氧自由基通過脂質過氧化直接損傷肝細胞膜，破壞細胞結構、功能，進一步加重氧自由基的產生；②氧自由基能夠直接損傷內皮細胞，引起粒細胞、血小板在微血管中黏附、聚集，造成微循環障礙。

2.1.3庫普弗細胞的激活及中性粒細胞的聚集 肝血竇內的巨噬細胞即庫普弗細胞，在肝臟缺血/再灌時可被激活，產生大量炎癥介質，這些介質在介導HIRI中起重要作用。如炎性細胞因子和氧自由基，可促進血小板、白細胞與肝竇內皮細胞的黏附，加重內皮細胞的損傷與肝微循環紊亂[12]。此外，激活的庫普弗細胞能釋放蛋白酶破壞Disse間隙內托附肝竇內皮細胞的糖蛋白，使肝竇內皮細胞失去托附而流入肝竇內，進一步加重了微循環障礙。激活的庫普弗細胞偽足極化，向肝竇腔內凸出，阻礙激活的中性粒細胞的流動，間接促進HIRI[13]。中性粒細在HIRI中是一系列序貫過程：激活的中性粒細胞早期聚集到肝臟微循環系統中，加重微循環障礙；激活的中性粒細胞和內皮細胞表面通過黏附分子的緊密結合，越過內皮細胞外侵入肝臟實質，產生炎性反應，引起長時間的蛋白酶的釋放和氧化應激，造成肝臟的損傷[14]。

2.1.4細胞因子的產生 多種細胞因子通過多種途徑形成網絡、協同作用，進而引起肝損傷。這些因子包括腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白細胞介素(interleukin,IL)1、IL-8等。TNF-α能直接介導細胞線粒體毒性作用和誘導細胞凋亡或壞死。TNF-α可誘導IL-1釋放，而TNF-α、IL-1又可正反饋誘導庫普弗細胞產生TNF-α。IL-1可誘導IL-8的合成并增加細胞黏附分子選擇素、整合素的表達，從而增強了中性粒細胞與內皮細胞的黏附，促使機體合成更多的細胞因子[15]。

2.2UTI對HIRI保護作用的機制

2.2.1抑制水解酶及穩定細胞膜性結構 如前所述，UTI是一種Kunitz型蛋白酶抑制劑，具有廣泛的抑酶譜，能夠同時抑制胰蛋白酶、組織蛋白酶、粒細胞彈性蛋白酶、激肽原酶等水解酶的活性，UTI還能通過穩定細胞膜、溶酶體膜，進而減少水解酶的釋放[2,5]。肝缺血/再灌注時，激活的炎性細胞釋放大量的水解酶及炎性因子，并形成瀑布式級聯反應，從而進一步加重炎性反應。Park等[16]經實驗證實了UTI可有效抑制中性粒細胞彈性蛋白酶，減輕炎性反應中動脈壁和結締組織中的破壞。魏志剛等[17]經雜交犬全肝缺血/再灌注模型實驗得出，UTI預干預組線粒體Na+，K+-ATP酶活性較缺血/再灌注未用藥組高，電鏡下線粒體結構損傷程度也較缺血/再灌注未用藥組輕，從而證明UTI能穩定線粒體膜結構，保護線粒體結構及代謝功能。

2.2.2抑制細胞因子的產生和釋放 UTI能夠有效抑制IL-1、IL-6、IL-10、TNF-α、血小板活化因子等炎性介質，阻斷炎癥級聯反應，避免炎性反應的擴大。尹勇等[18]通過大鼠實驗，證明UTI能有效下調細胞間黏附分子，借以阻止中性粒細胞跨內皮細胞游走、浸潤，降低彈性蛋白酶、膠原酶、炎性介質等細胞毒性物質的釋放。李旭明[19]通過對40例擇期肝葉切除患者臨床對照研究發現，UTI能使患者血漿IL-8和TNF-α升高的幅度顯著降低。韓曙君等[20]及張歡等[21]經臨床對照研究表明，肝移植圍術期應用UTI可以抑制IL-6、IL-8和TNF-α等促炎性細胞因子的生成和釋放。另外，Jeong等[22]的研究顯示，肝切除術后應用UTI能有效抑制患者體內促炎性因子的釋放，并改善肝功能相關指標。Akagi等[23]的報道表明，UTI是一種重要的抗炎物質，可以有效減少IL-6、IL-8及中性粒細胞彈性蛋白酶的釋放。

2.2.3抑制并清除氧自由基 UTI通過抑制并清除氧自由基，維持氧化、抗氧化系統的平衡從而降低HIRI。Okuhama等[24]通過大鼠離體肝臟實驗表明，UTI能有效抑制中性粒細胞在肝臟的聚集，降低過氧化物酶的升高水平。Nishijima等[25]通過人中性粒細胞的體外實驗表明，UTI能有效抑制中性粒細胞的激活從而抑制氧自由基的釋放。陸艷娟等[26]在探討內毒素致大鼠多器官功能衰竭時發現，應用UTI后能顯著改善肝、腎超氧化物歧化酶活性，降低丙二醛水平，對大鼠肝、腎組織有一定的保護作用。

2.2.4改善微循環及阻斷SIRS 缺血/再灌注時，鈣超載、氧自由基都能損傷內皮細胞，同時強烈的縮血管物質血栓素A2釋放增多，而對抗血栓素A2具有擴張血管和抑制血小板聚集的前列環素的合成減少[27]，激活的中性粒細胞跨內皮細胞游走、浸潤，血小板的聚集等綜合作用，導致肝內微循環阻力增大，再灌注微循環血流量降低，進一步加重了肝臟及其全身各器官的微循環障礙。UTI能抑制心肌抑制因子的生成，減少激肽生成，抑制炎性反應，穩定溶酶體膜，從而阻斷循環衰竭[5-7]和SIRS進程[8]。近年來，UTI改善肝缺血/再灌注后的微循環和阻斷SIRS進程的作用已被較多實驗研究所證實。如蔡煥友等[28]及李祖能等[29]推測UTI對肝葉切除術患者圍手術期的保護作用可能與調節血漿血栓素A2/前列環素平衡失調和抑制促炎性細胞因子釋放，改善花生四烯酸代謝紊亂和減輕炎性反應有關。朱春輝等[30]及李明旭[19]研究發現，UTI對HIRI的保護作用可能與調節一氧化氮/內皮素1比例失衡，保護血管內皮細胞有關。

2.2.5UTI減輕肝缺血/再灌注后其他器官的損害 肝缺血/再灌注后肝臟釋放的炎性介質等有害物質，一方面直接造成肝臟本身的損害，另一方面也可隨血流轉移至全身各臟器，引起多臟器功能障礙綜合征。趙磊等[31]通過動物實驗研究發現，UTI可通過減少炎性反應過程中各種有害物質的生成，抑制其活性，促進其代謝清除，以減輕肝缺血/再灌注后的肺損傷。朱曉峰等[32]經臨床對照研究發現，原位肝移植患者術后早期予UTI治療，對患者早期肝腎功能確有一定保護作用。劉秀珍等[33]發現，原位肝移植術中應用UTI能改善胃黏膜血流灌注。

3 UTI及其他藥物對HIRI的療效

國內外大量的動物及臨床試驗證明，UTI在多個環節上都可以有效地控制并減輕HIRI。然而，2010年Abu-Amara等[34]通過對636篇不同藥物干預HIRI的文獻行Meta分析后發現，UTI是對肝缺血/再灌注具有保護作用的少數幾個藥物之一，但研究同時發現UTI只能在一定程度上改善患者的住院時間、肝功能指標等次要結果，在降低患者的肝衰竭發生率、病死率等主要結果方面未見報道。由此可見，當前藥物預處理HIRI方面的研究尚未取得突破性的進展。

4 結 語

隨著對UTI作用機制的研究不斷深入，UTI在臨床上的應用已經從最初的治療急性胰腺炎、急性循環衰竭擴展為急慢性炎癥、腫瘤、感染、器官移植及保存、圍術期的應用等不同的臨床領域。UTI在減輕HIRI方面的功效也被越來越多的實驗及臨床研究報道所證實。然而，HIRI的作用機制復雜多樣，任何一種單一藥物都將難以有效涵蓋所有的發病機制，這也是當前藥物預處理HIRI總體療效不盡如人意之處，也是制約藥物預處理HIRI后續研究的瓶頸所在。所以，如何更合理利用UTI聯合其他藥物，發揮藥物的協同作用，使藥物最大程度地針對HIRI的發病機制從而提高對HIRI的治療效果將成為下一研究的熱點、難點。

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