腸缺血再灌注損傷相關(guān)分子機(jī)制的研究進(jìn)展

羅 丹，吳鵬俐，陳曉琴，王 靜，黃肖建，王浚霖，肖 莉

作者單位：610500成都，成都醫(yī)學(xué)院2016級麻醉學(xué)專業(yè)（羅 丹），2015級麻醉學(xué)專業(yè)（吳鵬俐），2015級醫(yī)學(xué)影像學(xué)專業(yè)（陳曉琴），2016級醫(yī)學(xué)影像學(xué)專業(yè)（王 靜，黃肖建，王浚霖），人體解剖學(xué)教研室（肖 莉）

腸缺血再灌注（I/R）損傷是常見于急性腸梗阻、創(chuàng)傷、移植、腹部外傷、休克等情況下的嚴(yán)重病理生理過程[1]。腸組織是機(jī)體最大的細(xì)菌儲存庫，在缺血時，腸組織處于一種缺血缺氧狀態(tài)，細(xì)胞的能量代謝和形態(tài)結(jié)構(gòu)因此受到嚴(yán)重?fù)p傷。當(dāng)恢復(fù)供血后，腸道細(xì)菌發(fā)生移位，細(xì)菌攜帶的內(nèi)毒素進(jìn)入外周血液循環(huán)使內(nèi)皮細(xì)胞受到嚴(yán)重?fù)p害,從而引起急性炎癥，大量的中性粒細(xì)胞浸潤受損部位，故大量細(xì)胞因子和炎癥介質(zhì)被釋放入血，導(dǎo)致缺血部位不但沒有恢復(fù)功能，反而損傷更加嚴(yán)重[2-4]。目前研究表明，腸I/R損傷與氧自由基損傷、鈣離子超載、炎性因子大量浸潤、細(xì)胞大片凋亡、細(xì)胞因子釋放等密切相關(guān)。筆者根據(jù)最新的研究報(bào)道，對其分子機(jī)制予以綜述。

1 腸I/R損傷分子機(jī)制

1.1 以細(xì)胞因子為主的IκB-α/NF-κB/ICAM-1通路 核因子 κB（NF-κB）抑制因子 IκB-α 是 NF-κB 的抑制蛋白[5]，在腸缺血再灌注之前，給予燈盞花注射液和相應(yīng)IκB-α抑制劑預(yù)處理后，可以顯著減少NF-κB入核，ICAM-1蛋白的表達(dá)量也明顯減少，從而減輕對小腸的損傷[6]。NF-κB是一種廣泛存在于細(xì)胞中的核轉(zhuǎn)錄因子,可以通過調(diào)控多種細(xì)胞因子、炎癥因子（如 IL-1、IL-6、ICAM-1）的基因轉(zhuǎn)錄，參與調(diào)節(jié)細(xì)胞生長、免疫應(yīng)答、炎性反應(yīng)和凋亡等[7]。一般情況下，NF-κB 處于無活動狀態(tài)，IκB 與 NF-κB結(jié)合停留于胞漿。缺血再灌注條件下，一些物質(zhì)，如活性氧自由基、IL-6、TNF等會大量釋放入血，此時IκB被磷酸化然后降解，NF-κB與之分離入核，與相應(yīng)靶基因特異性結(jié)合并促進(jìn)其轉(zhuǎn)錄和表達(dá)[8]。細(xì)胞間黏附分子(ICAM-1)為其下游靶受體之一，可以介導(dǎo)細(xì)胞之間的黏附作用以此來激活相應(yīng)細(xì)胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，它是影響中性粒細(xì)胞朝著損傷部位遷移的重要因子。生理狀態(tài)下，細(xì)胞ICAM-1的表達(dá)量很低，表達(dá)過量的ICAM-1可以使NF-κB被激活，使得炎癥反應(yīng)進(jìn)一步放大[9-10]。

1.2 以炎癥因子為主的PI3K/Akt/NF-κB途徑 磷脂酰肌醇-3激酶（PI3K）是生長因子超家族信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中的重要分子，可以通過生長因子與受體結(jié)合而激活。蛋白激酶B（PKB/Akt）是原癌基因c-akt表達(dá)編碼的絲/蘇氨基酸激酶，可以作為PI3K的直接靶蛋白。PI3K活化后引起IκB降解，繼而發(fā)生NF-κB入核，導(dǎo)致炎癥相關(guān)的眾多基因表達(dá)增加[11-13]。在腸I/R時，大量促炎因子被釋放，PI3K受到激活，活化后的 PI3K 使 NF-κB 與 IκB 解離后入核，NF-κB可以誘導(dǎo)眾多炎癥相關(guān)的特異基因，如TNF、IL-6、IL-8等的表達(dá)來調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)[12]。在I/R損傷的研究發(fā)現(xiàn)，使用一些抑制PI3K/Akt激活的藥物后，組織的炎性因子表達(dá)將會大大減少，即可以減輕炎癥反應(yīng)，從而對機(jī)體發(fā)揮一定的保護(hù)作用[14]。劉啟勝等[15]的研究表明，腸I/R組大鼠PI3K/Akt信號通路相關(guān)蛋白表達(dá)增多，促炎因子的表達(dá)也遠(yuǎn)高于正常。使用藥物干預(yù)后，PI3K/Akt通路受到抑制，其下游NF-κB表達(dá)減少，故而促炎細(xì)胞因子、趨化因子的表達(dá)、分泌均受到抑制，炎癥反應(yīng)受到抑制，I/R損傷減輕。

1.3 以炎癥、凋亡為主的JAK2/STAT3通路 JAK2-STAT3信號通路是JAK/STAT信號通路（JAK-STAT）中的一條，在大多數(shù)組織中均有表達(dá)[16]。JAK家族可受多種細(xì)胞因子、生長因子如TNF-a、IL-6、INF的激活，活化的JAK使胞漿中的受體磷酸化，受體再招募STAT，使之被磷酸化形成二聚體進(jìn)入胞核，參與與細(xì)胞增殖、凋亡相關(guān)基因的轉(zhuǎn)導(dǎo)[17]。STATs家族可作為JAKs的底物。研究表明，JAK2可特異性激活STAT3[18]。在正常生理狀態(tài)下，腸組織中的JAK2和STAT3均處于無活性狀態(tài)，在發(fā)生I/R后，由于大量炎性因子如IL-6、TNF-a的釋放，JAK2、STAT3的表達(dá)升高，JAK2/STAT3信號通路被激活，激活后的JAK2/STAT3又可以進(jìn)一步使中性粒細(xì)胞募集，從而加重炎癥反應(yīng)[19]。

2 保護(hù)性分子機(jī)制

2.1 SIRT1/p53機(jī)制 Sirtuin家族是一族組蛋白去乙酰化酶，其主要發(fā)揮去乙酰化作用[20]。SIRT1是Sirtuin家族中首先發(fā)現(xiàn)并且研究最為廣泛的蛋白，它可以發(fā)揮去乙酰化作用改變靶蛋白的活性，從而調(diào)節(jié)下游凋亡因子的表達(dá)，在細(xì)胞的抗凋亡反應(yīng)中具有保護(hù)作用。腫瘤相關(guān)蛋白p53，在細(xì)胞內(nèi)的主要作用為干擾細(xì)胞正常周期、促進(jìn)細(xì)胞凋亡，而p53多個賴氨酸位點(diǎn)的乙酰化是其維持轉(zhuǎn)錄活性的必要條件[21]。SIRT1可以使p53上的賴氨酸位點(diǎn)去乙酰化，從而使得p53的結(jié)合能力降低，進(jìn)而減少凋亡蛋白的表達(dá)減少[20-21]。有研究顯示，白藜蘆醇作為SIRT1的激動劑可以激活SIRT1的表達(dá)從而減少p53乙酰化修飾，進(jìn)而使得bax減少，轉(zhuǎn)移到胞漿的細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)因子AIF減少，說明在腸I/R損傷時可以通過SIRT1/p53途徑減輕細(xì)胞凋亡[22]。

2.2 eNOS/NO機(jī)制 一氧化氮（NO）是一種脂溶性氣體，有著廣泛的生物活性，可以抑制血管平滑肌的收縮，有很強(qiáng)的舒內(nèi)皮效應(yīng)。機(jī)體內(nèi)的NO是由NO合成酶（NOS）催化產(chǎn)生的，目前發(fā)現(xiàn)的有3種，內(nèi)皮型一氧化氮合酶（eNOS）、神經(jīng)元一氧化氮合酶(nNOS)、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)。其中，eNOS主要表達(dá)在血管內(nèi)皮細(xì)胞，nNOS主要在神經(jīng)系統(tǒng)表達(dá)，iNOS主要出現(xiàn)在被激活的巨噬細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞中[23]。在正常生理情況下，腸組織的NO是由eNOS表達(dá)合成的，這種eNOS合成的NO被證明在腸I/R下對機(jī)體有明顯的保護(hù)作用[24]。在腸I/R時，由于細(xì)菌移位，單核-巨噬細(xì)胞系統(tǒng)被激活[25]，此時iNOS的表達(dá)增多，NO就會過量表達(dá)，腸組織處于缺血缺氧狀態(tài)，會產(chǎn)生大量的氧自由基，大量NO與之反應(yīng)形成過氧亞硝酸鹽，進(jìn)而對機(jī)體產(chǎn)生一定的毒副作用，同時腸道內(nèi)皮細(xì)胞受損，eNOS的活性降低，對機(jī)體有利的NO生成減少，I/R損傷將會加重[26]。實(shí)驗(yàn)研究表明，谷氨酰胺在腸I/R中可以通過抑制iNOS的活性，促進(jìn)eNOS的表達(dá)以此產(chǎn)生更多對機(jī)體有保護(hù)作用的NO，從而起到保護(hù)作用。燈盞花注射液可以上調(diào)腸I/R中eNOS/NO的含量，從而對腸黏膜起到有效的保護(hù)，而eNOS/NO的合成受到抑制后，對腸I/R的保護(hù)就會消失[24-25]。

3 展望

腸I/R損傷是常發(fā)生于急性腸梗阻、創(chuàng)傷、休克、等常見疾病重要的病理生理過程[1]，其病理機(jī)制非常復(fù)雜，包括炎性物質(zhì)浸潤、細(xì)胞大片凋亡、壞死等。以上與炎癥、細(xì)胞凋亡等相關(guān)的信號通路在腸I/R中發(fā)揮著重要作用。腸I/R 損傷的信號途徑主要有：IκB-α/NF-κB/ICAM-1 通路、PI3K/Akt/NF-κB 途徑、JAK2/STAT3 途徑、SIRT1/p53 途徑及eNOS/NO途徑，其中，既有保護(hù)機(jī)制，也有損害機(jī)制。在腸I/R中，它們往往相互關(guān)聯(lián)，互為影響。如PI3K的磷酸化可通過作用于Akt使得IκB降解，進(jìn)而激活NF-κB，而激活的NF-κB又可以增加ICAM-1的表達(dá)，使得I/R損傷更為嚴(yán)重。由于腸I/R病理機(jī)制非常復(fù)雜,不同的信號通路又可以相互影響，其相關(guān)作用復(fù)雜，因此，對于其分子機(jī)制的研究仍有待進(jìn)一步深入。