炎症反应在肝脏缺血再灌注损伤中的作用研究进展

张志斌，朱志军

(天津市第一中心医院，天津300192)

缺血再灌注损伤(IRI)是肝外伤、肝切除、肝移植术后肝功能障碍、肝功能衰竭的一个关键因素［1］。因此，减轻术中肝脏IRI有助于降低手术对肝功能的影响［2］。近年来对肝脏IRI机制的深入研究［3］显示，肝脏IRI以一系列炎症反应为特点。现将炎症反应在肝脏IRI发生、发展中的作用及机制综述如下。

1 肝脏IRI的发生

肝脏IRI是一个涉及多种细胞类型和不同通路分子介质的复杂过程。细胞损伤可发生在缺血期，也可发生在再灌注期间，最终通过细胞凋亡和坏死导致细胞死亡。供应肝脏的血流在正常体温下中断(如切除肝脏)时，可产生热缺血损伤;在移植肝脏冷灌注和保存过程中则产生冷缺血损伤［3］。在肝脏缺血再灌注期间，Kupffer细胞、CD+4淋巴细胞、中性粒细胞和肝细胞是参与炎症反应的主要细胞，而各种细胞因子、趋化因子、补体蛋白则作为各细胞间的“联络员”参与炎症反应。近几年，危险相关分子模式(DAMPs)和模式识别受体(PRRs)在肝脏IRI病理生理过程中的作用逐渐被阐明。此外，当前的许多研究表明，线粒体可通过产生活性氧物质(ROS)、活性氮物质(RNS)破坏离子动态平衡，亦可通过线粒体膜通透性改变导致细胞损伤。

2 肝脏IRI中炎症反应的作用

2.1 炎性细胞 在肝脏缺血期，由于肝糖原的消耗和细胞内氧供应不足，Kupffer细胞、肝窦内皮细胞(SECs)和肝细胞的三磷酸腺苷(ATP)供应减少［4］，而ATP缺乏导致细胞膜上依赖ATP的Na+/K+泵失衡、细胞内Na+聚集，Kupffer细胞、肝窦内皮细胞肿胀，同时伴随血管内皮收缩素、血栓素A2增加和血管扩张剂NO减少［5］，最终导致肝窦变窄;另外，再灌注期间，血窦内中性粒细胞和血小板黏附、聚集增加，使微循环的血液灌注显著减少，有些部位甚至完全没有血流，称为“无复流现象”［6］。Kupffer细胞是肝脏的巨噬细胞，在IRI过程中发挥关键作用。Kupffer细胞在缺血和再灌注阶段都可被激活，激活后即可产生活性自由基如ROS和炎性细胞因子(包括TNF-α、IL-1)［7］。上述活性氧物质和炎性细胞因子在IRI的发生、发展过程中具有广泛影响，主要作用是激活、聚集循环过程中的中性粒细胞、CD4+T淋巴细胞、肝窦内皮细胞，从而表达细胞表面黏附分子，刺激肝细胞产生ROS、促进血小板黏附至肝窦内皮细胞，进一步加剧损伤［8］。

活化的肝窦内皮细胞和中性粒细胞可表达细胞表面黏附分子。但是，早期肝窦内中性粒细胞的聚集主要因肝窦肿胀、狭窄和表面黏附的血小板所致;主要机制为在趋化因子活化和肝细胞受损后，利用细胞表面黏附分子将中性粒细胞结合于肝窦内皮细胞的相应部位后移出内皮细胞，进入肝实质，从而使中性粒细胞聚集［3］。肝脏内含有各种亚型的淋巴细胞。CD4+T淋巴细胞和自然杀伤T(NKT)细胞在IRI中起关键作用。CD4+T淋巴细胞的聚集早于中性粒细胞，可在肝脏缺血再灌注1 h内发生。CD4+T淋巴细胞被源于Kupffer细胞的各种产物激活后，可通过趋化因子 IL-17的产物刺激中性粒细胞聚集［9］;其还可产生 γ干扰素(IFN-γ)，后者激活Kupffer细胞产生TNF-α和IL-1、激活肝细胞产生趋化因子［10］。CD+4T淋巴细胞的聚集和活化导致肝细胞、肝窦内皮细胞损伤，同时伴有微循环灌注不足［11］;NKT细胞的活化同CD+4T淋巴细胞相似，能直接破坏肝组织，也可通过产生IFN-γ激活Kupffer细胞和肝细胞而造成损伤［12，13］。

2.2 体液因子 补体系统包括约30种可溶性的膜结合蛋白，其激活途径包括经典途径、替代途径、甘露糖结合凝集素途径三种［14］;其导致肝脏损伤的机制包括在质膜上形成膜攻击复合物裂解细胞［15］、使中性粒细胞聚集同时激活中性粒细胞和Kupffer细胞［6］。在肝脏IRI过程中，细胞因子既有促炎作用，又有抗炎作用。TNF-α是促炎过程中的关键因子，其与肝细胞表面的肿瘤坏死因子受体(TNF-R)结合后，可促使趋化因子上皮中性粒细胞活性蛋白78 (ENA-78)和ROS产生增加;同时活化NF-κB和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)、c-Jun氨基末端激酶(JNK)［16］;还可上调细胞间黏附分子-1(ICAM-1)、血管细胞黏附分子-1(VCAM-1)、P-selectin黏附分子表达。上述机制可使中性粒细胞聚集和活化，并进入缺血的肝实质;而JNK和ROS也可对肝细胞直接造成损伤［16］。Shuh等［17］研究表明，TNF-α既可造成细胞损伤，又可诱导细胞增殖，故在治疗肝脏IRI过程中不能完全抑制TNF-α。

2.3 内源性危险信号 内源性危险信号主要指DAMPs，是正常细胞或细胞外环境的生理组成部分，DAMPs由坏死细胞或破坏的细胞外基质释放，或通过应激和受损的细胞分泌，其能够以类似病原相关分子模式(PAMPs)的方式启动与促进炎性反应。PAMPs是存在于许多原核生物体内高度保守的序列，为公认的宿主内先天细胞免疫系统，可启动自身的免疫反应［18］。在肝脏IRI过程中，PAMPs包括革兰阴性细菌脂多糖、革兰阳性细菌脂磷壁酸和双链RNA病毒等模式［19］。DAMPs包括核转录因子高迁移率族蛋白(HMGB-1)、胞质钙调节蛋白S100、细胞外基质成分透明质酸、尿酸盐、ATP和DNA等模式［20～22］。DAMPs和PAMPs均通过与哺乳动物细胞质内或细胞表面的PRRs结合发挥作用。PRRs在先天免疫系统的细胞表达，主要包括Toll样受体(TLRs，主要是TLR-4)和晚期糖基化终末产物受体(RAGE)两类［3］，其中活化的TLR-4可通过烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADPH)氧化酶系统使ROS的产生增加从而造成损伤;RAGE主要在肝脏树突状细胞和少部分 Kupffer细胞表达，肝脏 IRI可导致RAGE表达增加，RAGE和HMGB-1结合增加则可导致细胞间炎症介质激活，如p38 MAPK、转录因子STAT-3和AP-1，继之使炎性细胞因子如TNF-α增加［23］。

2.4 线粒体 肝脏IRI过程中产生的ROS和RNS使氧化磷酸化中断、ATP供给不足，而细胞液内离子紊乱导致线粒体离子失衡，线粒体膜破坏、通透性增加。IRI期间细胞内主要通过三种途径产生ROS，即黄嘌呤氧化酶、线粒体呼吸链、NADPH氧化酶系统。ROS主要通过以下机制引起细胞凋亡和坏死:①使脂质膜产生氧化损伤，造成离子稳态失衡，引起细胞肿胀、死亡;在线粒体内对参与呼吸链的酶造成氧化损伤，使ATP产生受阻、细胞色素C释放到细胞液，进而触发细胞凋亡［24，25］;亦可使细胞核内DNA产生氧化损伤，造成转录和翻译障碍;激活氧化还原敏感的转录因子如NF-κB和AP-1，前者通过上调促炎因子如TNF-α造成损伤，后者通过促进细胞色素 C释放和激活 Caspase-3加速肝细胞凋亡［26］;ROS也可刺激临近的线粒体产生ROS，此现象称为ROS诱导的ROS释放(RIRR);激活部分Ca2+可渗透的非选择性阳离子通道，导致Ca2+由细胞外流向细胞内，造成细胞内钙超载［3］。RNS引起损伤的机制与ROS相似，但其还可参与翻译后蛋白的修饰，从而可能导致蛋白失活或蛋白功能修改［27］。在IRI期间，线粒体内膜的通透性增大，相对分子质量＜1 500 Da的溶质可自由通过线粒体，使线粒体肿胀，而胶体渗透压改变可导致促凋亡因子细胞色素C释放、诱导细胞凋亡［3］。

2.5 离子紊乱 肝脏IRI过程中，离子(主要包括Ca2+、Na+、H+)稳态破坏可能导致细胞死亡。其中Ca2+主要存在于细胞液、线粒体、内质网三个细胞器内。肝脏IRI导致细胞液、内质网、线粒体膜的Ca2+调节机制紊乱，Ca2+在细胞液和线粒体基质内超载，通过细胞膜的Ca2+和内质网释放的Ca2+增加，细胞膜上SOC通道和内质网膜上的兰尼碱受体被激活。但上述通道及受体激活的机制尚不清楚［28］。此外，肝脏缺血缺氧可使细胞发生无氧酵解，导致细胞内酸中毒，为维持细胞内pH值正常，肝细胞Na+/H+交换增加(H+移至细胞外，Na+、HCO3-进入细胞内)，细胞内Na+聚集、［Na+］i增加，导致细胞死亡。因此，细胞内酸中毒可能是一种保护机制。但［Na+］i增加促进细胞坏死、［H+］i减少抑制细胞坏死的机制尚不清楚［29］。

综上所述，肝脏IRI是由多种因素参加的复杂病理生理过程，炎症反应在此过程中具有重要作用。

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