肠缺血再灌注损伤的研究进展

程明心，姚倩云，刘宁，姬新才

(1.西安医学院研究生处，陕西 西安 710068；2.陕西省人民医院，陕西 西安 710068)

0 引言

肠缺血是一种常见的急症，因流向肠道的血液减少或阻塞，造成氧气和营养物质供应不足，就会发生肠道缺血，引起组织损伤[1]。肠缺血部位治疗需要恢复血液供应，就会形成再灌注。然而，再灌注过程经常伴随着活性氧的过度产生和炎症反应的激活，这进一步导致了肠缺血再灌注损伤(ischemia reperfusion injury，IRI)[2]。肠IRI是一种紧急和严重的疾病，它可导致肠道受损、严重感染、休克。且再灌注后引发严重并发症不仅起自于肠道组织的损害，还源于全身炎症和包括肺、肝脏等其他脏器功能障碍[3]。考虑到肠缺血再灌注(ischemia/reperfusion,I/R)对机体的严重损伤，本文就其发病机制及治疗等方面做一综述。

1 与肠IRI相关的疾病

肠IRI发生在血流恢复到先前缺血的肠时，如发生在以下情况：血栓栓塞性疾病、肠扭转、创伤、绞窄性疝等[4]。此外，肠IRI也被认为是一复杂的事件，包括肠黏膜组织、循环细胞和缺血后众多器官之间的相互作用，可在手术、感染、失血性休克、动脉粥样硬化、肥胖和糖尿病期间引发[5]。

2 肠IRI发病机制

据报道，肠对IRI高度敏感[6]。再灌注损伤是由分子氧过量产生，即被称为再灌注介质的活性氧自由基引起的[7]。肠IRI是一个复杂的多因素病理生理过程，有研究报告说，过量的活性氧和细胞凋亡是肠I/R期间细胞损伤的重要因素[8]。由此，可推论肠IRI的机制可由细胞凋亡和全身炎症反应介导。

2.1 活性氧产生过多

肠血液供应减少会损害正常细胞功能所需的氧气供应，这引起黏膜上皮细胞屏障功能受损，肠血管通透性增加[9]，甚至过氧化物生成增强，导致中性粒细胞过度流入组织和局部组织损伤[6]。活性氧自由基随着再灌注的环境氧化作用而迅速增加，增加了细胞中的氧化应激。缺血组织中抗氧化酶的合成经常受损，因此在血液供应恢复后活性氧不能迅速清除[9]。活性氧产生的增加和内源性抗氧化机制的减少还可对多种细胞成分如蛋白质和脱氧核糖核酸造成破坏性和不可逆的氧化损伤[10-11]。另外，这些活性氧不仅通过氧化细胞膜脂质从脂质中产生丙二醛等有毒产物[7]，从而损伤细胞，而且这些过氧化物和羟基自由基进入脂质发生过氧化反应，破坏细胞膜及其渗透性。而细胞膜的破坏会导致细胞死亡，并且释放自由基、蛋白酶和过氧化物[12]，可能会产生细胞死亡风暴，这些物质还会进一步增加组织损伤。

2.2 免疫系统激活

损伤相关分子模式是通常在细胞内的蛋白质[9]。然而，在肠缺血组织损伤和随后的再灌注，它们在细胞外释放，在细胞外它们起着警示作用，激活免疫系统以增强局部和全身炎症反应[13]。免疫系统的激活，包括模式识别受体的激活和炎症细胞向损伤组织的迁移[9]。

2.3 炎症反应增强

肠IRI的标志是一种特征性的炎症状态，这种状态是由肠道白细胞募集增加引起的[14]。有证据表明[15]，血小板在介导缺血后白细胞粘附方面起着至关重要的作用，因此可能与缺血损伤后肠道炎症的发生和持续密切相关。缺血组织再灌注过程中血小板的活化及其炎性白细胞的募集显著影响再灌注损伤的严重程度.且更多的证据[16,17]支持中性粒细胞在再灌注后加重损伤和传播全身炎症事件中的发挥重要作用。炎症增强是再灌注诱导损伤的主要原因。

2.4 肠上皮细胞凋亡和黏膜损伤

肠黏膜由上皮细胞组成，形成保护肠道免受多种损伤的关键屏障。肠缺血期间组织的缺氧环境破坏了线粒体的功能，并导致能量来源——ATP被消耗。缺乏能量会破坏氢离子、钠离子和钙离子的细胞内和细胞外平衡，从而使保持肠上皮细胞体积和完整性变得越来越困难[18]。进一步，再灌注引起的损伤增加了几种炎性细胞因子的水平，并将炎性细胞吸引到肠壁中，导致肠上皮细胞凋亡、肠道通透性过高和肠道屏障功能障碍，甚至可能出现全身炎症及多器官功能障碍[19]。有研究表明，延长的肠上皮细胞凋亡通过胱天蛋白酶介导的上皮细胞存活核因子κB途径的抑制，促进肠损伤和通透性，引起上皮细胞凋亡和减少增殖，从而导致病理性肠上皮细胞脱落[20]。肠缺血本已引起的肠黏膜缺氧损害了肠道屏障功能的完整性，在其基础之上，肠再灌注可进一步导致肠上皮细胞损伤，诱导更严重的肠黏膜损伤，削弱了其对肠道的保护作用，可导致细菌感染等症状，这也是肠IRI的重要因素。Gendy等[21]的研究支持，肠IRI的组织病理学检查结果显示肠管黏膜剥脱、绒毛脱落、强烈的炎症反应和出血。

2.5 多脏器功能衰竭

再灌注损伤可通过细胞因子和肠道局部诱导远处器官的炎症反应而导致多器官功能衰竭。在肠I/R过程中，促炎因子的表达显著增加，可导致局部或全身炎症反应，最终损害肝脏、肺和其他器官[3]。如在Denning等[22]的研究中，先夹闭肠系膜上动脉60min，造成C57BL/6小鼠肠缺血，再灌注4h后发现，血清中的促炎细胞因子和趋化因子水平升高。并在此研究中证明肠I/R导致全身炎症、肠损伤和急性肺损伤，其特征是肺形态改变和炎症介质的存在。其中小鼠肺组织改变包括肺泡充血、渗出物、间质和肺泡细胞浸润、肺泡内毛细血管出血和上皮结构损伤的水平增加。肠I/R引起的肠屏障功能障碍最终导致细菌和毒素通过渗漏的肠黏膜移位，这可以放大或维持氧化应激和全身炎症[23]，这些可导致多个器官的功能衰竭和全身炎症反应综合征。

3 构建肠IRI鼠模型试验

动物试验是认识肠IRI的关键内容。因此，构建鼠模型是肠IRI研究的组成部分。在Li等研究采用IEC-6细胞(大鼠小肠隐窝上皮细胞)缺氧2h后复氧1h模拟缺氧/复氧模型，发现miR-23a-5p通过靶向PPARα促进氧化应激，从而加重肠I/R损伤[24]。同时Xu等[25]通过阻断肠系膜上动脉1h，再灌注3h，建立大鼠肠缺血再灌注模型后揭示，Grp78、Gadd153、Caspase-12、ATF4、P-PERK和P-ElF 2α表达均增加，肠黏膜上皮细胞凋亡指数明显增加。有最新研究[26]通过将C57BL/6J成年雄性小鼠夹住肠系膜上动脉1h，然后再灌注2h，发现肠I/R导致显著的肠损伤和细胞外核糖核酸水平的增加。随着对I/R损伤研究的深入，越来越多的证据表明非编码核糖核酸参与了重要的调节机制[27]。Xu等[28]通过小鼠肠IR后肠黏膜中长非编码核糖核酸的基因芯片分析和功能鉴定揭示了肠I/R后小鼠肠黏膜中低核受体基因和基因的表达模式，发现AK089510是一种参与肠黏膜凋亡的新的长非编码核糖核酸。

4 肠IRI治疗方案

肠缺血后导致组织缺氧，再灌注还会加剧缺氧已经造成的损伤，以及多器官功能障碍。特别是肺和心血管系统的功能障碍，是与IRI相关的重要并发症。缺血组织的再灌注与缺血本身造成的损伤相比，可造成更严重的损伤。因此，改善肠道IRI是治疗的一个要点。本文就关于在鼠模型中治疗肠IRI的研究成果展开陈述。

4.1 减轻炎症反应

Liu等[29]研究表明右美托咪定通过抑制p38 MAPK介导的线粒体凋亡和炎症反应来保护肠道免受I/R损伤。有研究显示[30]，α7烟碱型乙酰胆碱受体激动剂GTS-21可抑制小鼠NF-κB的表达，降低缺氧缺糖/再灌注诱导的炎症反应、氧化损伤和肠上皮细胞凋亡。该研究结果为肠道缺血IRI的治疗提供了新的方向。同时有研究表明[31]，乙醛脱氢酶-2可能介导炎症及线粒体应激信号通路起到抑制炎症反应及调控线粒体应激稳态的作用，从而保护大鼠肠IRI。与此同时，葛凌等[32]在肠I/R大鼠模型中发现白细胞介素-1受体拮抗剂与调控小肠组织中诱导型一氧化氮合成酶(iNOS)、内皮型一氧化氮合成酶(eNOS) mRNA表达有关，可减轻小肠组织炎性损伤,清除氧自由基,改善小肠黏膜屏障功能，对改善肠I/R有保护作用。并有研究发现[15]，莱菔硫烷能减少血小板活化及白细胞黏附，表现出对肠组织的保护作用，可为治疗肠道IR提供潜在的思路。更进一步，董惠等[33]在小鼠肠I/R模型中发现核因子E2相关因子2(Nrf2)能够通过增加核因子E2相关因子2-醌氧化还原酶1(NQO1)的表达有效抑制ferroptosis，减轻肠I/R所致的急性肺损伤。

4.2 缺血预处理模式

最近，一种被称为缺血预处理的方法被研究出来以预防再灌注损伤。该方法的目的是增加在长时间缺血之前应用的具有短时间缺血和再灌注发作的器官对IRI的抵抗力。通过Dal等对大鼠肠I/R模型关注，发现缓激肽作为药物预处理剂可减轻空肠I/R损伤[18]。

4.3 减少肠上皮细胞凋亡和黏膜损伤

减少肠上皮细胞凋亡是减轻肠IRI和改善预后的关键。既往有研究证实，谷氨酰胺是一种重要的肠黏膜保护剂，在降低肠黏膜通透性、减少细菌移位和防止肠黏膜细胞凋亡等方面发挥着重要作用[34-35]。最近研究发现，谷氨酰胺可通过减轻内质网应激诱导的大鼠细胞凋亡保护肠道免受I/R损伤[25]。

5 小结与展望

I/R时血流恢复到缺血器官，不可避免地带来比缺血损伤更严重的损伤。肠道是对缺血敏感的器官，再灌注损伤可在临床上带来很高的并发症。肠IRI不仅可引起局部肠损伤，还会损害远端器官，影响各类器官的正常生理功能。

治疗肠IRI是一个重要的临床问题。虽然在探讨肠IRI的发病机制方面取得了许多成果，如活性氧产生过多、炎症反应、肠上皮细胞凋亡等，但参与病理过程的精确的细胞和分子机制仍不清楚，且受到无法将研究发现转化为临床有用的疗法的困扰，至今仍缺乏有效的治疗。鉴于肠IRI复杂性，迫切需要探索详细的机制，获得更好、更有效的预防及治疗肠道IRI的手段。