王菲,徐如彬,賈莉莉,翁亦齊,喻文立(.天津醫(yī)科大學(xué)一中心臨床學(xué)院,天津 3009;.天津市第一中心醫(yī)院麻醉科,天津 3009)
近年來,隨著肝移植術(shù)的飛速發(fā)展,人們逐步意識到移植術(shù)中肝缺血/再灌注損傷過程嚴(yán)重影響移植患者的生存預(yù)后。研究表明,缺血/再灌注過程不僅損傷肝細(xì)胞本身,還可以產(chǎn)生廣泛的影響,包括對肺、腎、腦、心肌等遠(yuǎn)隔臟器的損傷[1]。與此同時(shí),某個(gè)遠(yuǎn)隔臟器的病理生理改變又有可能引起多器官功能障礙綜合征,導(dǎo)致機(jī)體的惡性循環(huán)。因此,明確肝缺血/再灌注后導(dǎo)致遠(yuǎn)隔臟器損傷的發(fā)生機(jī)制,并對其實(shí)施有效的保護(hù)措施對改善患者預(yù)后具有重要意義。
在多數(shù)情況下,血流的恢復(fù)可使患者病情得到控制,使缺血器官的功能和結(jié)構(gòu)得以恢復(fù),但是有時(shí)也可加重病情。部分患者或動物在缺血后實(shí)施再灌注,不僅未使組織器官功能恢復(fù),反而使代謝紊亂、功能障礙及結(jié)構(gòu)破壞進(jìn)一步加重,這種現(xiàn)象或病理過程被稱為缺血/再灌注損傷。1960年Kaltenbach等[2]首次提出心肌缺血/再灌注損傷的概念。再灌注損傷是否出現(xiàn)及其嚴(yán)重程度取決于缺血時(shí)間的長短、側(cè)支循環(huán)的形成情況、對氧需求程度以及電解質(zhì)濃度。
移植手術(shù)中將不可避免阻斷血流,從而發(fā)生缺血/再灌注損傷。肝細(xì)胞本身發(fā)生損傷的同時(shí),也會使遠(yuǎn)隔臟器受到缺血/再灌注這一病理生理過程的損傷。肝移植術(shù)后急性腎損傷、肺損傷、腦損傷、心肌損傷的發(fā)生率分別為17%~95%[3]、2%~44%[4]、10%~47%[5]、9%~25%[6]。
2.1 全身炎癥反應(yīng):缺血發(fā)生后,單核細(xì)胞和白細(xì)胞趨向缺血區(qū)域并浸潤,活化的炎癥細(xì)胞能夠分泌腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和白細(xì)胞介素- 6(IL-6)等促炎細(xì)胞因子,從而促進(jìn)炎癥的反應(yīng),誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,加重缺血/再灌注損傷[7-8]。此外,在肝缺血/再灌注的最初階段,Kupffer細(xì)胞即被激活,并開始釋放包括TNF-α在內(nèi)的促炎因子。TNF-α不僅可以促進(jìn)中性粒細(xì)胞的激活、聚集與浸潤,還會誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞功能減退,增加血管通透性,加重微循環(huán)障礙,微循環(huán)障礙又可誘導(dǎo)炎癥介質(zhì)的釋放,構(gòu)成炎性損傷的級聯(lián)放大效應(yīng),最終導(dǎo)致遠(yuǎn)隔臟器的損傷。IL-6 和 IL-8[9]、IL-1β 和 IL-18[10]、高遷移率族蛋白1(HMGB1)[11]以及P物質(zhì)均可介導(dǎo)肺損傷。TNF-α、IL-6及IL-1β等炎性細(xì)胞因子可引起腦損傷[12]。Park等[13]研究發(fā)現(xiàn),IL-17A 在加劇全身炎癥反應(yīng)以及腎損傷方面具有十分重要的作用。
2.2 氧化應(yīng)激反應(yīng):氧化應(yīng)激反應(yīng)在肝缺血/再灌注導(dǎo)致的遠(yuǎn)隔臟器損傷過程中同樣具有十分重要的作用?;钚匝醪粌H可以通過激活化學(xué)介質(zhì)引起炎癥反應(yīng)和組織損傷,還可以直接損傷細(xì)胞成分[14]。氧化應(yīng)激是再灌注1~4小時(shí)發(fā)生組織損傷的主要介質(zhì)。在介導(dǎo)氧化損傷的氧自由基中,羥自由基(·OH)和過氧亞硝酸鹽陰離子(ONOO-)的毒性最強(qiáng),可使核酸裂解、脂質(zhì)氧化及蛋白質(zhì)活動停止,是導(dǎo)致缺血/再灌注損傷的重要介質(zhì)。在缺血再灌注階段中,血管內(nèi)皮細(xì)胞誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)的合成增加,導(dǎo)致一氧化氮(NO)水平升高。NO可通過減少氧化劑、前炎癥介質(zhì)、黏附分子的產(chǎn)生從而抑制炎癥細(xì)胞的浸潤,通過調(diào)節(jié)微血管功能來預(yù)防缺血/再灌注所致的器官損傷,但是NO的過度生成卻可造成器官的損害[15],NO可與超氧化物陰離子(O2-)結(jié)合生成ONOO-,最終造成細(xì)胞壞死??寡趸瘎┛赏ㄟ^谷胱甘肽系統(tǒng)和調(diào)控丙二醛(MDA)的水平來降低氧化應(yīng)激反應(yīng)所致的損傷[16]。雖然多數(shù)研究表明氧自由基在持續(xù)缺血/再灌注期間對組織有損傷作用,但也有研究結(jié)果表明適度的氧自由基可在肝缺血預(yù)處理過程中起到器官保護(hù)作用[17]。
2.3 內(nèi)毒素移位:阻斷肝門血流導(dǎo)致門脈系統(tǒng)所屬靜脈回流受阻,腸道血液回流不暢,腸道內(nèi)毒素增加致再灌注時(shí)大量腸源性內(nèi)毒素和細(xì)菌入血,不僅可直接引起細(xì)胞凋亡,而且還可在血中形成脂多糖結(jié)合蛋白復(fù)合物,刺激細(xì)胞大量釋放TNF-α、IL-6及IL-1β 等炎性細(xì)胞因子,放大炎癥反應(yīng)信號,導(dǎo)致遠(yuǎn)隔臟器的損傷。腸黏膜細(xì)胞中含有大量磷脂酶A2(PLA2),是TNF-α、IL-1等炎癥因子致炎作用的共同通路。PLA2激活是腸缺血/再灌注后腸道局部損傷和腸外器官損傷的始動因子,由于PLA2對肺泡上皮細(xì)胞、肺毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞以及肺表面活性物均有直接損傷作用,因此腸外器官損傷以肺損傷更為明顯[18]。
除上述機(jī)制外,線粒體的功能障礙、鈣超載、自噬及線粒體自噬等因素也共同參與了肝缺血/再灌注所致遠(yuǎn)隔臟器的損傷,其共同作用的機(jī)制錯(cuò)綜復(fù)雜,尚需進(jìn)一步研究證實(shí)。
肝移植術(shù)后的器官保護(hù)備受重視,該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)主要集中于藥物的保護(hù)機(jī)制及臨床應(yīng)用。越來越多的研究證實(shí),麻醉藥物的合理選擇及使用對缺血/再灌注損傷具有一定的防治作用,而異丙酚及右美托咪啶在器官保護(hù)方面的研究均較為成熟,且臨床應(yīng)用效果顯著。
異丙酚是一種臨床常用的靜脈麻醉藥物,主要用于麻醉的誘導(dǎo)和維持。異丙酚具有潛在的抗炎、抗凋亡及抗氧化特性,因此,其可減弱缺血/再灌注所致的遠(yuǎn)隔臟器損傷[19-20]。Chan等[21]研究發(fā)現(xiàn),全身麻醉藥丙泊酚可通過減少活性氧的產(chǎn)生來減輕再灌注過程對肺的損傷。異丙酚可通過上調(diào)Nrf2信號通路,促進(jìn)血紅素氧合酶-1的表達(dá)以減弱機(jī)體的氧化應(yīng)激反應(yīng),從而起到肝移植術(shù)后對腎臟的保護(hù)作用[22]。在小鼠膿毒癥模型中,給予異丙酚預(yù)處理可減少TNF-α和細(xì)胞間黏附因子1的表達(dá),減輕腎皮質(zhì)炎癥細(xì)胞的浸潤以及細(xì)胞的凋亡壞死[23-24]。
右美托咪啶是一種高選擇性的α2腎上腺素能受體激動劑,其作用于藍(lán)斑核發(fā)揮鎮(zhèn)靜催眠效應(yīng),作用于脊髓部位可產(chǎn)生鎮(zhèn)痛作用,通過中樞和外周神經(jīng)系統(tǒng)共同發(fā)揮拮抗交感活性效應(yīng)。其可通過激活PI3/AKT信號通路上調(diào)抗凋亡蛋白Bcl-2和Bcl-xl的表達(dá),并且抑制炎癥相關(guān)因子HMGB-1和Toll樣受體4的表達(dá)[25]。吳文峰等[26]研究表明,右美托咪啶可通過抑制炎性因子TNF-α減少氧自由基的生成,抑制中性粒細(xì)胞聚集從而保護(hù)肝臟缺血/再灌注損傷后的腎功能損傷。右美托咪啶可抑制離子內(nèi)流和谷氨酸的釋放[27],從而起到腦保護(hù)作用。Si等[28]探究了右美托咪啶與JAK/STAT信號通路之間的聯(lián)系,給予右美托咪啶組以及JAK抑制劑AG490組均可降低JAK的磷酸化水平,提示右美托咪啶可通過抑制JAK/STAT信號通路來發(fā)揮器官保護(hù)作用。與此同時(shí),右美托咪啶可降低循環(huán)中及腦細(xì)胞外的兒茶酚胺濃度,并調(diào)節(jié)凋亡蛋白和抗凋亡蛋白之間的平衡,這均可能是其發(fā)揮器官保護(hù)作用的機(jī)制。
肝移植是治療終末期肝病唯一有效的方法,但是手術(shù)過程中肝缺血/再灌注階段對機(jī)體的影響甚大,是造成遠(yuǎn)隔臟器損傷的主要原因,嚴(yán)重影響移植患者的生存預(yù)后[29]。缺血/再灌注階段,ATP合成障礙、鈣超載、線粒體損傷、內(nèi)毒素移位、炎癥反應(yīng)的過度激活以及活性氧的大量產(chǎn)生互成因果,形成惡性循環(huán),從多個(gè)方面對遠(yuǎn)隔臟器造成損傷。近年來,針對肝缺血/再灌注所致遠(yuǎn)隔臟器損傷的防治進(jìn)行了大量研究,麻醉藥物的器官保護(hù)作用成為了熱點(diǎn),明確其作用的機(jī)制并將其合理應(yīng)用于臨床已成為移植術(shù)中防治遠(yuǎn)隔臟器損傷的新途徑,但是尚需要進(jìn)一步探索研究,最終在臨床上取得成果以提高移植患者的生存預(yù)后。