核轉錄因子紅系2 相關因子2 在肝缺血再灌注損傷中的作用及麻醉藥物干預的研究進展

孟千港 肖夢柔 趙 媛

湖南師范大學附屬第一醫院麻醉科，湖南長沙 410005

肝缺血再灌注損傷（ischemia reperfusion injury，IRI）是常見于肝臟手術的病理過程，與肝切除術后肝功能衰竭、早期移植物功能障礙等多種并發癥密切相關[1-2]。其發生機制可能與氧自由基的產生、鈣超載、庫普弗細胞活化、中性粒細胞聚集和細胞凋亡等有關[2-4]。術中肝門阻斷后，肝臟缺血缺氧使得肝細胞中呼吸鏈中斷，腺苷三磷酸（adenosine triphosphate，ATP）耗盡，乳酸生成增加，導致細胞能量代謝障礙和細胞水腫，松開阻斷后血流灌注，使得肝臟損傷加重，這中間發生的氧化應激反應已被證明在誘發肝細胞壞死或凋亡的過程中起到主導作用[5-6]。核轉錄因子紅系2 相關因子2（nuclear factor-erythroid 2-related factor 2，Nrf2）信號通路具有抗炎、抗氧化、抑制細胞凋亡的作用，被廣泛應用于心血管、代謝和炎性疾病等疾病的治療[7-8]。研究發現，肝細胞中炎癥和氧化應激水平的下降與Nrf2 信號通路的激活相關，Nrf2 信號通路作為機體調控氧化應激平衡的主要通路，是防治肝臟IRI的重要靶點之一[9]。隨著麻醉技術及藥物研究的發展，除減少肝門阻斷時間、缺血預處理等外科防治手段外，還能通過在術中使用具有抗炎、抗氧化應激的麻醉藥物來減輕肝臟IRI。近年來，有多個研究團隊針對Nrf2信號通路開展了一系列麻醉藥物減輕肝臟IRI 的相關研究。現就該因子與肝臟IRI 關系及麻醉藥物防治進行總結梳理。

1 Nrf2 信號通路與肝臟IRI 的關系

1.1 抑制炎癥反應

炎癥反應是肝臟IRI 的重要機制之一，在肝臟IRI 過程中，大量活性氧（reactive oxygen species，ROS）、細胞因子釋放，這些物質能夠吸引中性粒細胞向受損區域聚集，加重機體的炎癥反應。同時，在再灌注期間，大量抗氧化劑活性抑制，降解增加，導致體內抗氧化劑不足，進一步降低肝臟清除ROS 能力，ROS 在肝細胞內的大量積累損壞了細胞膜和線粒體，最終導致肝細胞死亡。兩種Nrf2 激動劑（衣康酸鹽和dh404）已被證明能夠通過降低白細胞介素（interleukin，IL）-1β、IL-10 和一氧化氮合酶的表達抑制肝臟IRI 誘導的炎癥[8，10]。衣康酸鹽使Nrf2 上游因子Keap1 的關鍵半胱氨酸殘基烷基化，從而促進Nrf2 合成并遷移到細胞核，發揮抗炎作用。有文獻表明，特異性敲除Nrf2后，核因子-κB、IL-6 水平升高，IL-10 水平降低，肝臟損傷更重，這表明，Nrf2 在IRI 后的炎癥反應中起到重要作用[2]。Nrf2 被敲除后，肝細胞更容易受到ROS及炎癥物質損傷。因此，Nrf2 的激活對于肝臟IRI 過程中抑制炎癥反應至關重要。

1.2 減輕氧化應激水平

肝臟在IRI 急性期會產生氧化應激反應。在生理條件下，機體氧自由基的合成和消耗保持穩態。在缺血再灌注急性期間，內皮細胞功能紊亂，抗氧化系統調節失衡，大量ROS 在機體內蓄積，造成細胞損傷。Nrf2 信號通路是常見的抗氧化應激重要通路，是體內調節氧化應激平衡的“金鑰匙”，廣泛參與保護缺血再灌注過程細胞及組織損傷的過程。機體遭受氧化應激損傷，Nrf2 的活性增強，激活關鍵的抗氧化基因，如血紅素加氧酶1（heme oxygenase-1，HO-1）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）等，從而提高細胞及組織抗氧化能力。Masuda 等[10]發現，當給予dh404（Nrf2 激活因子）后，血清谷丙轉氨酶、谷草轉氨酶及組織髓過氧化物酶活性顯著降低，竇靜脈充血、空泡化和凋亡程度顯著降低。陳三洋等[3]用瑞香素對小鼠肝臟缺血再灌注損傷模型進行預處理，發現血清中Nrf2、NQO1、SOD 和谷胱甘肽表達水平下降，丙二醛活性增加。這說明通過激活Nrf2 信號通路，能夠上調SOD、NQO1 活性，從而減輕氧化應激。

1.3 抗細胞凋亡

有研究發現，大量ROS 釋放引起氧化應激是導致細胞凋亡的關鍵所在[11]。在肝臟IRI 中，ROS 在誘導肝細胞損傷中起到重要作用。Nrf2 相關信號通路是參與體內抗氧化應激的重要通路，大量ROS 產生能夠刺激Nrf2 的表達，促進下游HO-1 等抗氧化基因表達從而加強細胞抗氧化應激能力[12]。Dh404 激活Nrf2，并受到Keap1 調控，可能影響氧化還原反應介導的谷胱甘肽合成，從而減輕肝細胞損傷[10]。當使用蘿卜硫素刺激時，Nrf2 活化并進行核轉位，并與ARE結合，誘導下游抗氧化酶和解毒酶的產生，從而增強肝臟的抗氧化能力，減輕氧化應激引起的細胞凋亡[13]。

1.4 抑制內質網應激

內質網應激（endoplasmic reticulum stress，ERS）涉及包括心、肝臟、下肢等重要臟器IRI 的發生、發展。當ERS 持續存在或者反應過強時，細胞損傷過重，未折疊蛋白質反應（unfolded protein response，UPR）會激活多個信號通路，從而引起細胞凋亡。由于肝IRI 發生過程中時，大量ATP 耗竭，從而影響內質網合成、折疊和分選蛋白的能力，并可能會導致ERS 和UPR活化[14]。而在內質網內，蛋白質折疊過程形成的二硫鍵能夠促進釋放大量ROS，加重氧化應激損傷。有相關報道發現，X-box 結合蛋白1（X-box binding protein-1，XBP1）是一種ERS 反應蛋白，其和下游靶標HRD1 可能在IR 誘導的急性腎損傷中發揮突出作用[15]。在腎臟IRI 發生時，ERS 相關信號軸XBP1/HRD1 表達增強，進而導致Nrf2 的泛素化和降解增加，因此，Nrf2可能通過參與內質網應激從而調節缺血再灌注損傷過程，但具體作用機制仍需要后續大量工作對其加以研究。

2 麻醉藥物干預Nrf2 在肝臟IRI 中作用機制的研究

2.1 靜脈麻醉類藥物

2.1.1 丙泊酚 丙泊酚作為一種酚類靜脈麻醉劑，具有起效快，持續時間短的特點，被廣泛應用于時間短的小手術麻醉。丙泊酚的多器官保護作用一直是研究熱點，有研究從結構上分析，認為丙泊酚化學結構類似于維生素E，能夠發揮抗炎、抗凋亡和抗氧化作用[16]。在一項對比研究中，Ge 等[17]發現，采用丙泊酚預處理能夠使肝細胞中的Nrf2 表達水平增高，推測丙泊酚可能通過增高Nrf2 表達水平對肝IRI 起到保護作用。此外，還能通過調控沉默信息調節因子，減輕IRI 中的鐵死亡，抑制細胞自噬，降低LC3Ⅱ/Ⅰ比例[18]。丙泊酚還能通過誘導增加Nrf2 下游靶標HO-1 的表達，從而抑制細胞凋亡來減輕肝臟IRI 導致的遠隔臟器，比如肺、腎臟的影響，起到多器官保護的作用[19-21]。

2.1.2 咪達唑侖 咪達唑侖是一種苯二氮類鎮靜劑，常用于麻醉前鎮靜或局部麻醉輔助。有文獻報道，咪達唑侖能夠通過上調Nrf2/HO-1 通路，進而提高細胞抗氧化應激損傷能力，從而減輕肝臟急性損傷及腎臟IRI[22-23]。但有關咪達唑侖與缺血再灌注方面的研究較少，這也為未來肝臟IRI 治療提供新的研究方向。

2.1.3 氯胺酮 氯胺酮作為N-甲基-D-天冬氨酸受體阻斷劑，研究發現對眼、肝臟等重要臟器IRI 具有保護作用[24]。而艾司氯胺酮作為氯胺酮的同分異構體，起效更快，不良反應更少。更有研究發現，艾司氯胺酮能夠通過激活Nrf2/HO-1 信號通路，顯著降低大鼠肝損傷時血清中的谷丙轉氨酶、谷草轉氨酶含量，減少氧化應激及細胞凋亡，減輕肝細胞壞死和炎癥細胞浸潤，從而有效保護肝臟[25]。

2.1.4 依托咪酯 依托咪酯是一種短效非巴比妥類靜脈麻醉藥，具有對呼吸系統和心血管系統影響較小，安全性高等優點。依托咪酯能夠通過抑制氧化應激和細胞凋亡，從而發揮器官保護作用[26]。在I/R 誘導的心肌損傷模型中，Lv 等[7]研究證實了依托咪酯能夠通過激活Nrf2 轉錄，上調大鼠心肌組織中Nrf2 和HO-1的表達，從而提高SOD 和谷胱甘肽水平，減輕心肌纖維化，改善心功能。此外，還有研究發現，依托咪酯能夠增強小鼠肺部的抗氧化和抗炎作用，且同樣與Nrf2/HO-1 信號通路上調有關[27]。目前，關于依托咪酯在肝臟IRI 中的作用的研究有限，但基于其對心肌及肺的保護作用，推測其對于肝臟IRI 具有較好的保護作用。

2.2 吸入麻醉類藥物

吸入麻醉藥如七氟醚近年來對大腦、肝臟、腎臟和腸道IRI 的研究較多。在一項臨床試驗中，沈悅等[28]通過比較行肝臟切除術的肝硬化患者血清中谷丙轉氨酶、谷草轉氨酶、SOD 及丙二醛水平，說明七氟醚能減輕肝臟IRI中氧自由基介導的脂質過氧化反應，避免氧自由基對肝細胞的損害。此外，在動物實驗中也有相關研究，Ma 等[29]研究表明，七氟醚預給藥可以上調Nrf2 水平，從而誘導增加下游抗氧化酶及減少細胞黏附分子水平，減少組織及細胞氧化應激損傷及炎癥反應，從而產生肝保護作用。這個結果與Zhang 等[30]的研究報道相似，他們發現七氟醚可以通過抑制肝臟IRI 引起的miR-122 上調，促進Nrf2 核轉位，使下游HO-1 表達增加，推動肝臟IRI 后肝細胞功能恢復。

2.3 其他麻醉藥

右美托咪定是一種高選擇性的α2-腎上腺素受體激動劑，能夠作用于藍斑核的α2受體激動產生鎮靜催眠作用；同時也能作用于脊髓內的α2受體產生鎮痛作用。近年來有研究證明，右美托咪定能夠通過作用于Nrf2 信號通路發揮抗炎和器官保護作用[31-32]。Wu 等[32]通過構建人肝細胞缺氧-復氧模型與大鼠肝臟I/R 損傷模型，發現右美托咪定組血清中的α-GST、IL-6、腫瘤壞死因子-α、谷丙轉氨酶、谷草轉氨酶的水平顯著降低，壞死面積較小，肝組織中的Nrf2 水平升高，同時抑制了NLRP3 炎癥小體與炎癥反應的發生。Zhao 等[31]研究表明右美托咪定能夠通過激活Nrf2/HO-1 通路，增強HO-1 的表達，從而降低炎癥因子發揮抗炎作用，且這種抗炎作用具有劑量依賴性，這證明右美托咪定可作為具有肝臟保護作用的潛在保護劑。

3 討論

綜上所述，Nrf2 相關信號通路作為經典的抗氧化信號通路，具有抗氧化、抗炎癥、抗凋亡、調節自噬和抑制內質網應激等多方面作用。肝臟IRI 是一種十分復雜的病理生理過程，鈣超載，ATP 合成障礙、線粒體損傷、ROS 的大量激活等機制都參與其中，單純使用某種藥物或采用某種手術方式不能得到十分滿意的防治效果。近年來，有關Nrf2 相關通路調節心臟、肝臟、腎臟和腸道缺血再灌注損傷的報道日益增多。麻醉藥物也因為參與手術全程、可聯合使用的特有優勢成為治療肝臟IRI 的研究熱點。本文通過對治療肝臟IRI 的相關麻醉藥物進行總結，對麻醉藥物靶向調控Nrf2 信號通路及相關因子防治肝臟IRI 的研究進行梳理總結，展示了Nrf2 在肝臟IRI 的重要作用。雖然對于Nrf2 相關信號通路及其相關因子在肝IRI 作用的研究作用機制逐漸明朗，但關于麻醉藥物通過該因子防治肝臟IRI 的系統性研究仍較少。因此，未來研究Nrf2 相關信號通路在IRI 中的作用研究及相關麻醉藥物研究，能夠為減輕患者IRI，促進患者恢復提供方向。

利益沖突聲明：本文所有作者均聲明不存在利益沖突。