腸缺血再灌注損傷的研究進展

程明心，姚倩云，劉寧，姬新才

(1.西安醫學院研究生處，陜西 西安 710068；2.陜西省人民醫院，陜西 西安 710068)

0 引言

腸缺血是一種常見的急癥，因流向腸道的血液減少或阻塞，造成氧氣和營養物質供應不足，就會發生腸道缺血，引起組織損傷[1]。腸缺血部位治療需要恢復血液供應，就會形成再灌注。然而，再灌注過程經常伴隨著活性氧的過度產生和炎癥反應的激活，這進一步導致了腸缺血再灌注損傷(ischemia reperfusion injury，IRI)[2]。腸IRI是一種緊急和嚴重的疾病，它可導致腸道受損、嚴重感染、休克。且再灌注后引發嚴重并發癥不僅起自于腸道組織的損害，還源于全身炎癥和包括肺、肝臟等其他臟器功能障礙[3]。考慮到腸缺血再灌注(ischemia/reperfusion,I/R)對機體的嚴重損傷，本文就其發病機制及治療等方面做一綜述。

1 與腸IRI相關的疾病

腸IRI發生在血流恢復到先前缺血的腸時，如發生在以下情況：血栓栓塞性疾病、腸扭轉、創傷、絞窄性疝等[4]。此外，腸IRI也被認為是一復雜的事件，包括腸黏膜組織、循環細胞和缺血后眾多器官之間的相互作用，可在手術、感染、失血性休克、動脈粥樣硬化、肥胖和糖尿病期間引發[5]。

2 腸IRI發病機制

據報道，腸對IRI高度敏感[6]。再灌注損傷是由分子氧過量產生，即被稱為再灌注介質的活性氧自由基引起的[7]。腸IRI是一個復雜的多因素病理生理過程，有研究報告說，過量的活性氧和細胞凋亡是腸I/R期間細胞損傷的重要因素[8]。由此，可推論腸IRI的機制可由細胞凋亡和全身炎癥反應介導。

2.1 活性氧產生過多

腸血液供應減少會損害正常細胞功能所需的氧氣供應，這引起黏膜上皮細胞屏障功能受損，腸血管通透性增加[9]，甚至過氧化物生成增強，導致中性粒細胞過度流入組織和局部組織損傷[6]。活性氧自由基隨著再灌注的環境氧化作用而迅速增加，增加了細胞中的氧化應激。缺血組織中抗氧化酶的合成經常受損，因此在血液供應恢復后活性氧不能迅速清除[9]。活性氧產生的增加和內源性抗氧化機制的減少還可對多種細胞成分如蛋白質和脫氧核糖核酸造成破壞性和不可逆的氧化損傷[10-11]。另外，這些活性氧不僅通過氧化細胞膜脂質從脂質中產生丙二醛等有毒產物[7]，從而損傷細胞，而且這些過氧化物和羥基自由基進入脂質發生過氧化反應，破壞細胞膜及其滲透性。而細胞膜的破壞會導致細胞死亡，并且釋放自由基、蛋白酶和過氧化物[12]，可能會產生細胞死亡風暴，這些物質還會進一步增加組織損傷。

2.2 免疫系統激活

損傷相關分子模式是通常在細胞內的蛋白質[9]。然而，在腸缺血組織損傷和隨后的再灌注，它們在細胞外釋放，在細胞外它們起著警示作用，激活免疫系統以增強局部和全身炎癥反應[13]。免疫系統的激活，包括模式識別受體的激活和炎癥細胞向損傷組織的遷移[9]。

2.3 炎癥反應增強

腸IRI的標志是一種特征性的炎癥狀態，這種狀態是由腸道白細胞募集增加引起的[14]。有證據表明[15]，血小板在介導缺血后白細胞粘附方面起著至關重要的作用，因此可能與缺血損傷后腸道炎癥的發生和持續密切相關。缺血組織再灌注過程中血小板的活化及其炎性白細胞的募集顯著影響再灌注損傷的嚴重程度.且更多的證據[16,17]支持中性粒細胞在再灌注后加重損傷和傳播全身炎癥事件中的發揮重要作用。炎癥增強是再灌注誘導損傷的主要原因。

2.4 腸上皮細胞凋亡和黏膜損傷

腸黏膜由上皮細胞組成，形成保護腸道免受多種損傷的關鍵屏障。腸缺血期間組織的缺氧環境破壞了線粒體的功能，并導致能量來源——ATP被消耗。缺乏能量會破壞氫離子、鈉離子和鈣離子的細胞內和細胞外平衡，從而使保持腸上皮細胞體積和完整性變得越來越困難[18]。進一步，再灌注引起的損傷增加了幾種炎性細胞因子的水平，并將炎性細胞吸引到腸壁中，導致腸上皮細胞凋亡、腸道通透性過高和腸道屏障功能障礙，甚至可能出現全身炎癥及多器官功能障礙[19]。有研究表明，延長的腸上皮細胞凋亡通過胱天蛋白酶介導的上皮細胞存活核因子κB途徑的抑制，促進腸損傷和通透性，引起上皮細胞凋亡和減少增殖，從而導致病理性腸上皮細胞脫落[20]。腸缺血本已引起的腸黏膜缺氧損害了腸道屏障功能的完整性，在其基礎之上，腸再灌注可進一步導致腸上皮細胞損傷，誘導更嚴重的腸黏膜損傷，削弱了其對腸道的保護作用，可導致細菌感染等癥狀，這也是腸IRI的重要因素。Gendy等[21]的研究支持，腸IRI的組織病理學檢查結果顯示腸管黏膜剝脫、絨毛脫落、強烈的炎癥反應和出血。

2.5 多臟器功能衰竭

再灌注損傷可通過細胞因子和腸道局部誘導遠處器官的炎癥反應而導致多器官功能衰竭。在腸I/R過程中，促炎因子的表達顯著增加，可導致局部或全身炎癥反應，最終損害肝臟、肺和其他器官[3]。如在Denning等[22]的研究中，先夾閉腸系膜上動脈60min，造成C57BL/6小鼠腸缺血，再灌注4h后發現，血清中的促炎細胞因子和趨化因子水平升高。并在此研究中證明腸I/R導致全身炎癥、腸損傷和急性肺損傷，其特征是肺形態改變和炎癥介質的存在。其中小鼠肺組織改變包括肺泡充血、滲出物、間質和肺泡細胞浸潤、肺泡內毛細血管出血和上皮結構損傷的水平增加。腸I/R引起的腸屏障功能障礙最終導致細菌和毒素通過滲漏的腸黏膜移位，這可以放大或維持氧化應激和全身炎癥[23]，這些可導致多個器官的功能衰竭和全身炎癥反應綜合征。

3 構建腸IRI鼠模型試驗

動物試驗是認識腸IRI的關鍵內容。因此，構建鼠模型是腸IRI研究的組成部分。在Li等研究采用IEC-6細胞(大鼠小腸隱窩上皮細胞)缺氧2h后復氧1h模擬缺氧/復氧模型，發現miR-23a-5p通過靶向PPARα促進氧化應激，從而加重腸I/R損傷[24]。同時Xu等[25]通過阻斷腸系膜上動脈1h，再灌注3h，建立大鼠腸缺血再灌注模型后揭示，Grp78、Gadd153、Caspase-12、ATF4、P-PERK和P-ElF 2α表達均增加，腸黏膜上皮細胞凋亡指數明顯增加。有最新研究[26]通過將C57BL/6J成年雄性小鼠夾住腸系膜上動脈1h，然后再灌注2h，發現腸I/R導致顯著的腸損傷和細胞外核糖核酸水平的增加。隨著對I/R損傷研究的深入，越來越多的證據表明非編碼核糖核酸參與了重要的調節機制[27]。Xu等[28]通過小鼠腸IR后腸黏膜中長非編碼核糖核酸的基因芯片分析和功能鑒定揭示了腸I/R后小鼠腸黏膜中低核受體基因和基因的表達模式，發現AK089510是一種參與腸黏膜凋亡的新的長非編碼核糖核酸。

4 腸IRI治療方案

腸缺血后導致組織缺氧，再灌注還會加劇缺氧已經造成的損傷，以及多器官功能障礙。特別是肺和心血管系統的功能障礙，是與IRI相關的重要并發癥。缺血組織的再灌注與缺血本身造成的損傷相比，可造成更嚴重的損傷。因此，改善腸道IRI是治療的一個要點。本文就關于在鼠模型中治療腸IRI的研究成果展開陳述。

4.1 減輕炎癥反應

Liu等[29]研究表明右美托咪定通過抑制p38 MAPK介導的線粒體凋亡和炎癥反應來保護腸道免受I/R損傷。有研究顯示[30]，α7煙堿型乙酰膽堿受體激動劑GTS-21可抑制小鼠NF-κB的表達，降低缺氧缺糖/再灌注誘導的炎癥反應、氧化損傷和腸上皮細胞凋亡。該研究結果為腸道缺血IRI的治療提供了新的方向。同時有研究表明[31]，乙醛脫氫酶-2可能介導炎癥及線粒體應激信號通路起到抑制炎癥反應及調控線粒體應激穩態的作用，從而保護大鼠腸IRI。與此同時，葛凌等[32]在腸I/R大鼠模型中發現白細胞介素-1受體拮抗劑與調控小腸組織中誘導型一氧化氮合成酶(iNOS)、內皮型一氧化氮合成酶(eNOS) mRNA表達有關，可減輕小腸組織炎性損傷,清除氧自由基,改善小腸黏膜屏障功能，對改善腸I/R有保護作用。并有研究發現[15]，萊菔硫烷能減少血小板活化及白細胞黏附，表現出對腸組織的保護作用，可為治療腸道IR提供潛在的思路。更進一步，董惠等[33]在小鼠腸I/R模型中發現核因子E2相關因子2(Nrf2)能夠通過增加核因子E2相關因子2-醌氧化還原酶1(NQO1)的表達有效抑制ferroptosis，減輕腸I/R所致的急性肺損傷。

4.2 缺血預處理模式

最近，一種被稱為缺血預處理的方法被研究出來以預防再灌注損傷。該方法的目的是增加在長時間缺血之前應用的具有短時間缺血和再灌注發作的器官對IRI的抵抗力。通過Dal等對大鼠腸I/R模型關注，發現緩激肽作為藥物預處理劑可減輕空腸I/R損傷[18]。

4.3 減少腸上皮細胞凋亡和黏膜損傷

減少腸上皮細胞凋亡是減輕腸IRI和改善預后的關鍵。既往有研究證實，谷氨酰胺是一種重要的腸黏膜保護劑，在降低腸黏膜通透性、減少細菌移位和防止腸黏膜細胞凋亡等方面發揮著重要作用[34-35]。最近研究發現，谷氨酰胺可通過減輕內質網應激誘導的大鼠細胞凋亡保護腸道免受I/R損傷[25]。

5 小結與展望

I/R時血流恢復到缺血器官，不可避免地帶來比缺血損傷更嚴重的損傷。腸道是對缺血敏感的器官，再灌注損傷可在臨床上帶來很高的并發癥。腸IRI不僅可引起局部腸損傷，還會損害遠端器官，影響各類器官的正常生理功能。

治療腸IRI是一個重要的臨床問題。雖然在探討腸IRI的發病機制方面取得了許多成果，如活性氧產生過多、炎癥反應、腸上皮細胞凋亡等，但參與病理過程的精確的細胞和分子機制仍不清楚，且受到無法將研究發現轉化為臨床有用的療法的困擾，至今仍缺乏有效的治療。鑒于腸IRI復雜性，迫切需要探索詳細的機制，獲得更好、更有效的預防及治療腸道IRI的手段。