肝臟缺血/再灌注損傷藥物預處理的研究進展

李中宇，王超群，麻 勇

(哈爾濱醫科大學附屬第一醫院肝臟微創外科，省部共建教育部肝脾外科重點實驗室，黑龍江 哈爾濱 150001)

肝臟缺血/再灌注損傷(hepatic ischemia-reperfusion injury，HIRI)是指肝臟組織缺血一段時間后，當血流再灌注時，肝臟缺血損傷進一步加重的病理生理過程。HIRI是目前肝臟外科手術中的瓶頸問題，與患者手術治療預后密切相關，因此探尋有效的方法預防或減輕HIRI是目前研究的重點。HIRI的藥物預處理是指通過一些藥物或者活性物質自身的藥理作用，對HIRI中的重要病理生理變化及相關信號通路進行調節，減輕缺氧-復氧引起的組織細胞損傷。藥物預處理具有方法簡捷、可操作性強、相對安全等優點，在臨床上受到了廣泛關注，已經成為近年來的研究熱點。

目前，肝臟缺血/再灌注損傷藥物預處理的主要作用機制包括：(1)減輕細胞鈣超載；(2)減輕氧化應激；(3)減少炎癥因子的產生；(4)調節細胞凋亡、焦亡或自噬。HIRI的預處理藥物大多通過以上一種或多種機制減輕組織細胞損傷，提高肝臟組織和細胞對缺血/再灌注(ischemia-reperfusion，IR)的耐受性，保護肝臟功能，避免術后肝功能障礙甚至衰竭的發生。下面將根據上述提到的不同機制，對目前一些代表性藥物作以分類介紹。

1 減輕細胞鈣超載類藥物

IR發生時，三磷酸腺苷(adenosine triphosphate，ATP)產生減少，鈉鉀泵的活性下降，使細胞內的Ca2+濃度異常升高，即鈣超載。另外，細胞缺血缺氧導致的線粒體結構及功能損傷也會引起細胞內鈣超載。鈣超載主要通過激活中性蛋白酶、蛋白激酶C等鈣依賴酶誘導細胞死亡或凋亡[1]。目前常見的藥物主要通過保護線粒體的結構及功能減輕HIRI過程中的細胞鈣超載。

Neda等[2]提出水飛薊賓可以在調節OPA1和MFN1基因表達的同時，中和大量的ROS以維持線粒體膜的完整性、減輕線粒體的膜融合，減輕鈣超載，進而減輕HIRI。Gu等[3]通過實驗證實，熊去氧膽酸溶血磷脂酰乙醇酰胺可以保護線粒體，維持ATP的產生、保持線粒體裂變與融合之間的平衡，減輕鈣超載，從而抑制線粒體介導的凋亡途徑，發揮減輕HIRI的作用。

2 減輕氧化應激類藥物

生理情況下，肝細胞產生的活性氧自由基(reactive oxygen species，ROS)與其含有的超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)保持動態平衡。IR過程中，Kupffer細胞和中性粒細胞產生大量的ROS，使得機體自身產生的SOD不能將其完全清除，從而引起線粒體功能障礙、蛋白質和細胞膜的完整性被破壞、脂質過氧化產生丙二醛等脂質過氧化物[1,4]。因此，清除過多的ROS或提高SOD的表達可以抑制IR過程中氧化應激的發生，從而減輕HIRI。

閆書鳴等[5]發現門冬氨酸鳥氨酸注射液通過阻止中性粒細胞過度聚集，提高SOD和NO的水平，減輕氧化應激。De Almeida等[6]研究證實亞甲藍(Methylene blue，MB)在低濃度時可以發揮其還原性，在IR的電子轉移中替代氧分子作為黃嘌呤氧化酶電子的受體，從而減少ROS的產生。MB還能抑制可溶性鳥苷酸環化酶的活性，提高細胞內游離NO濃度，減輕氧化應激。

3 抗炎類藥物

炎癥反應是組織損傷修復過程中的一種防御反應，但過度的炎癥反應卻會對組織器官功能造成損害。在HIRI過程中，活化的Kupffer細胞會釋放大量ROS、促炎性細胞因子、趨化因子和粘附分子。再灌注后期(6-24 h)，中性粒細胞通過ROS激活的炎癥途徑在肝臟缺血區域聚集，介導肝臟實質細胞的炎癥反應[1,4]。因此，調節炎癥反應也是減輕HIRI的途徑之一，主要涉及TLR4/NF-кB、Nrf2/HO-1、PI3K/Akt/mTOR等信號通路。

3.1 腎上腺素能受體拮抗劑Mohammed等[7]提出卡維地洛作為一種腎上腺素能受體拮抗劑，可以選擇性拮抗α1ARs和非選擇性拮抗β1ARs和β2ARs，抑制G蛋白偶聯受體信號通路，降低蛋白激酶C的水平，從而減少NF-кB的釋放，減輕炎癥反應。CF102是一種高度選擇性的α3腎上腺素能受體拮抗劑，Ohana等[8]認為CF102通過下調PI3K/NF-кB信號通路的表達，發揮有效的抗炎作用。

3.2 二肽基肽酶-4抑制劑Sherif等[9]發現二肽基肽酶-4抑制劑維格列汀同樣具備減輕HIRI的效果，主要是由維格列汀下調高遷移率族蛋白1(high mobility group protein 1，HMGB-1)和TNF-α的水平，從而減少TLR4/NF-кB信號通路的表達來減輕炎癥反應。Abdel-Gaber等[10]通過實驗發現西他列汀可以提高Nrf-2 mRNA的表達和HO-1含量，通過激活Nrf-2/HO-1途徑發揮抗炎作用。

3.3 麻醉類藥物Yang等[11]研究發現瑞芬太尼作為一種阿片受體激動劑可以激活β-抑制蛋白，從而抑制TLR4信號通路的表達，進一步減少NF-кB和絲裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase，MAPK)的表達，減輕HIRI的炎癥反應。在臨床麻醉中常用的α2受體激動劑右美托咪定，可以激活Kupffer細胞表面的突觸前α2A受體,并抑制去甲腎上腺素的表達，抑制炎癥反應，減輕肝切除術中HIRI[12]。

3.4 中藥及天然化合物中藥作為我國傳統醫學的精華所在，在很多領域都能發揮出西藥無可替代的治療效果。因此，中藥在HIRI中的保護作用同樣值得關注。

丹參酮ⅡA作為丹參主要提取物，可通過下調HMGB-1的表達，減少TLR4/NF-кB信號通路的激活，同時提高PTEN/PI3K/AKT信號通路的活性，實現對HIRI的保護作用[13]。另外，Zhang等[14]發現丹參的另一種活性成分紫草酸鎂B能抑制JAK2/STAT3信號通路，減輕HIRI過程中的炎癥反應。甘草的主要活性成分甘草次酸能夠下調HMGB-1的表達，進而抑制TLR4的活化以及其下游IRAK1、ERK、p38和NF-κB的磷酸化，減少TNF-α和IL-1β的產生[15]。同時還有研究發現，芒果苷可以通過誘導HO-1的表達在肝臟缺血/再灌注過程中發揮抗炎作用[16]。常用的中藥中，梔子的主要藥效成份京尼平苷和蘆薈的主要化學成份蘆薈苷也可分別激活PI3K/Akt/mTOR信號通路和抑制TLR4/MyD88/NF-кB信號通路，緩解HIRI。

3.5 內源性活性物質不僅僅是外源性藥物可以減輕HIRI損傷，很多內源性活性物質同樣可以發揮重要的保護作用。Ang II/AT1R 通路，作為關鍵的缺氧/缺血性器官損傷調節軸，AT1R的激活會增加氧化應激和炎性細胞因子的表達。Li等[17]提出雌激素能夠通過下調Ang II/AT1R的表達，防止炎癥細胞浸潤和氧化氧化應激，抑制炎癥反應。Ye等[18]還發現，主要在巨噬細胞、中性粒細胞、樹突狀細胞等細胞中表達的半乳糖凝集素-1(galectin-1，Gal-1)預處理可提高抗炎細胞因子IL-10的表達，同時顯著減弱TNF-α、IL-1β、IL-6和IFN-γ等促炎性細胞因子和趨化因子(CXCL-1、CXCL-10)的表達，減輕炎癥反應。

3.6 其他除上述分類中包含的藥物外，不斷有新的藥物被證實能夠在HIRI過程中發揮抗炎作用。Kamel等[19]提出血管緊張素轉換酶抑制劑培哚普利，可以通過Nrf-2相關信號通路、TLR4/NF-кB、JAK1/STAT-3、PI3k/Akt/mTOR等多種信號通路減輕HIRI。Yu等[20]發現左旋四氫巴馬汀能直接減少細胞炎性因子TNF-α和IL-6的產生，進一步抑制ERK/NF-кB信號通路，在IR過程中起到保護作用。

4 細胞程序性死亡調節藥物

IR過程中主要涉及肝細胞的三種程序性死亡過程：凋亡、焦亡和自噬。通過對這三種死亡過程的關鍵因素進行調控，可達到緩解HIRI的目的。

楊旭堃等[21]提出PPAR-α受體激動劑非諾貝特可以促進SIRT1去乙酰化修飾FOXO1，減少CytC和caspase-3的表達，從而抑制線粒體介導細胞凋亡途徑的激活。雷帕霉素可特異性抑制哺乳動物雷帕霉素靶蛋白復合物1(mammalian target of rapamycin complex 1，mTORC1)，使ULK1和LC3-Ⅱ的表達增加，激活細胞自噬，減輕HIRI[22]。ω-3不飽和脂肪酸家族中二十二碳六烯酸(DHA)可以上調PI3K-Akt信號通路，顯著下調焦亡相關蛋白NOD樣受體家族3(NOD-like receptors，NLRP3)的表達，抑制細胞焦亡經典途徑，減少caspase-1活化[23]。

此外，一些天然化合物也可以通過調節細胞凋亡、焦亡或自噬緩解HIRI。Lin等[24]發現黃連素能激活SIRT1/FOXO3α信號通路誘導的自噬，使Beclin-1和LC3-Ⅱ表達上調，在IR過程中發揮保護作用。Liu等[25]也提出紫草素可通過激活PI3k/Akt信號通路，上調抗凋亡蛋白Bcl-2的表達，同時下調促凋亡蛋白Bax、凋亡相關caspase3和caspase9以及自噬相關調控蛋白Beclin-1和LC3-Ⅱ的表達，抑制細胞凋亡和過度自噬。

5 多機制藥物

近年來，諾比列汀因其多種醫學特性和生物學作用而受到廣泛關注。Dusabimana等[26]發現諾比列汀可激活SIRT1/FOXO3α信號通路誘導自噬，并通過PGC-1α/NRF1/TFAM信號通路調節線粒體的生物合成，還可抑制基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMP)共同發揮HIRI的保護作用。最近的研究也表示肝選擇性MMP-9抑制劑能夠減輕HIRI，同時加速肝臟組織重生。

在最新的研究中，作為糖尿病治療藥物的PPAR-γ激動劑也被發現能夠在肝臟缺血/再灌注過程中發揮保護作用。在肝臟手術前1-3 d口服PPAR-γ激動劑可以通過激活FAM3A-ATP-Akt信號通路，減輕氧化應激并減少炎性介質NF-кB，有效緩解HIRI[27]。此外，巖白菜素也可通過上調PPAR-γ的表達，調控下游NF-кB-p65和JAK2/STAT1途徑，減輕氧化應激和炎癥反應[28]。

鳶尾素是一種由骨骼肌和心肌在運動后分泌的蛋白質，在HIRI中可以通過多種途徑發揮保護作用。外源鳶尾素治療不僅可以改善肝功能，減少肝組織壞死和細胞凋亡，還能夠顯著抑制線粒體裂變相關蛋白—動力蛋白1 (drp-1)和Fission 1 的表達，同時增加線粒體含量以及PGC-1α和TFAM的表達，抑制線粒體裂變、促進線粒體生物發生。并且，鳶尾素可以通過上調解偶聯蛋白2的表達，減輕氧化應激[29]。

6 總結與展望

綜上所述，現已發現許多預處理藥物能夠有效改善HIRI，但HIRI藥物預處理的研究及應用仍有以下幾點待于完善：(1)藥物預處理實驗仍處于基礎實驗階段，從基礎研究到臨床應用還需進一步考慮藥物的最適劑量、安全性、藥代動力學等問題；(2)根據不同藥物的作用機制以及藥代動力學特點，在肝臟手術圍手術期內采取何種方式以及何時給藥能發揮藥物的最佳保護作用仍需在臨床應用中不斷摸索；(3)作用機制不同的預處理藥物是否可以通過聯合用藥實現優勢互補，更好地減輕HIRI損傷，將是未來研究的重要方向。

除此之外，最新的研究發現，非編碼RNA中的miRNA以及lncRNA在HIRI中也發揮著十分重要的作用。比如，miR-17過表達抑制STAT3表達使自噬上調，從而加重HIRI；抑制miR-34a能夠激活SIRT1使p53去乙酰化減少細胞凋亡，減輕HIRI；沉默lncRNA AK139328可抑制巨噬細胞浸潤和NF-кB的活化，同樣可以減輕HIRI[30]。因此，非編碼RNA預處理一樣能夠在肝臟缺血/再灌注中發揮保護作用，值得關注。