肝缺血再灌注损伤发生机制及抗缺血再灌注损伤麻醉药物应用进展

肖梦柔，赵媛

湖南师范大学第一附属医院麻醉科，长沙 410005

肝缺血再灌注损伤（HIRI）普遍发生在肝叶切除、肝移植等手术中。术中因第一肝门阻断，肝组织内缺血缺氧使ATP大量消耗，ATP依赖性Na+/K+泵失效，导致细胞能量代谢障碍，离子分布失衡，细胞水肿；松开阻断后，血流重新灌注，发生一系列氧化应激、炎症等，加重肝脏损伤[1]。炎症反应、细胞能量代谢异常、血流循环障碍等都参与HIRI的发生[2-4]。目前对于HIRI的防治主要通过减少肝门阻断时间、低温疗法、药物预处理、缺血预处理等方式。药物预处理不仅有使用方便、不干扰手术等优点，还可有效减轻HIRI所致的全身反应。随着麻醉技术及药物研究的发展，学者们发现，一些具有抗炎、抗凋亡等功能的麻醉药物也能显著减轻HIRI，如右美托咪定、瑞芬太尼等。术中使用此类麻醉药物可通过减少炎症因子产生、调节信号通路功能等途径减轻缺血再灌注损伤。现就HIRI的发生机制及抗缺血再灌注损伤麻醉药物应用的相关研究进展综述如下。

1 HIRI发生机制

1.1 炎症反应 由于肝脏库普弗细胞（KCs）被激活，导致大量活性氧（ROS）生成，引起氧化应激反应，产生大量的促炎趋化因子和细胞因子，促进和放大中性粒细胞介导的炎症反应。KCs是一种肝固有巨噬细胞[5]。在HIRI后，肝细胞分泌大量的高迁移率族蛋白B1（HMGB1），HMGB1与Toll样受体4结合并激活KCs；KCs还可通过危险相关分子模式，由Toll样受体、核苷酸结合寡聚结构域样受体等识别激活[6]。KCs被激活后，通过释放大量ROS、促炎细胞因子加重炎症反应，如肿瘤坏死因子α（TNF-α）、干扰素γ等，它们在松开阻断后血流再灌注早期（2 h内）参与HIRI[1]。

TNF-α在HIRI中有重要作用。TNF-α通过诱导趋化因子上皮中性粒细胞激活蛋白78和ROS的产生使得更多TNF-α生成，还通过产生丝裂原激活蛋白激酶和c-Jun N端激酶直接损伤肝细胞[7]。TNF-α还可促进中性粒细胞在血管内的黏附及外渗、激活NF-κB放大炎症反应，并可诱导肝窦内皮细胞表面P-选择素表达上调，促进血小板黏附和活化[8]。

损伤早期，被诱导大量产生的中性粒细胞在趋化因子引导下，穿出血管并蓄积在肝细胞，通过ROS和蛋白酶的氧化应激等一系列反应引起肝组织损伤。损伤晚期，由于中性粒细胞在肝脏过度浸润，导致组织病变范围不断扩大，从而持续发生细胞内氧化应激反应、线粒体膜障碍，加重损伤[9]。

1.2 能量代谢异常 线粒体作为细胞的“能量工厂”，能通过磷酸化等反应产生ATP提供能量，还参与血红素、蛋白质等的合成。线粒体对缺血、缺氧特别敏感，当发生HIRI时，线粒体膜结构遭到破坏，线粒体中的高电导—通透性转换孔打开，随后线粒体通透性改变，产能反应受阻，ATP锐减，生成ROS[10]。由于线粒体大量损伤，细胞只能进行无氧活动，产生大量乳酸、丙酮酸等造成酸性环境，进一步抑制酶活性。由于ATP减少，Na+-K+泵功能失调，Na+-Ca2+泵活性加强，Ca2+大量进入细胞，而钙泵由于功能障碍不能移出Ca2+，导致钙超载。而且由于内质网内蛋白折叠错误或未折叠，激发内质网应激，导致内质网钙泵受损释放Ca2+，进而加重了 Ca2+在细胞内蓄积[11]。钙超载能激活磷脂酶从而损伤细胞膜，抑制ATP生成，产生大量ROS，加剧肝脏损伤。

1.3 细胞凋亡与自噬 细胞凋亡是维持内环境稳定的一种耗能性的程序性死亡。凋亡主要发生在肝实质细胞、肝星状细胞、KCs等。在凋亡的级联反应中，胱冬肽酶参与的内源性途径直接形成凋亡体[12]。线粒体功能障碍在凋亡过程中也发挥着重要作用。细胞色素C作为线粒体释放的前凋亡因子，与ATP结合，激活胱冬肽酶。

自噬通过溶酶体降解细胞内失活或功能失调的细胞器来促进细胞存活，减轻损伤。当HIRI后，自噬水平明显上调。目前认为自噬的作用是双向的。在HIRI环境中，双膜自噬体通过吞噬、消化受损失活的细胞器，为细胞提供能量，以满足应激状态下的能量需求，减少ROS的释放[13]。XUE等[14]构建肝移植大鼠模型，发现垂体腺苷酸环化酶激活多肽以自噬依赖的方式保护肝细胞，通过启动自噬程序保持肝细胞活力，并促进肝再生、修复。ZHU等[15]发现，用雷帕霉素（一种mTOR抑制剂）预处理热缺血再灌注模型，可诱导增强自噬，激活mTORC2-Akt通路以减轻炎症反应和肝脏损伤。适度的自噬能保护肝细胞，但细胞自噬过强，未损伤的细胞器受到影响，则会引发整个细胞的自噬性死亡。

1.4 血液循环障碍 在肝门阻断时，由于入肝血流阻断，无新鲜血流流入肝脏，导致肝脏处于一种缺血缺氧状态。而再灌注后，在HIRI早期，即可因炎症因子增多、血管内皮细胞损伤等因素可造成微循环障碍。微循环直接参与细胞物质、能量的传递[16]。发生HIRI时，血管内皮细胞释放缩血管物质如内皮素、血管紧张素Ⅱ等，造成血管狭窄甚至末端闭合。被激活的中性粒细胞释放大量炎症介质，吸引更多的中性粒细胞聚集、黏附于毛细血管和后微静脉等的内皮从而阻塞血管，使血流灌注进一步减少。损伤早期，细胞内外离子紊乱造成内皮细胞破坏、渗透性改变，导致血管通透性增加及血小板活化，导致血栓形成。大量研究表明，通过抑制中性粒细胞浸润和缩血管物质产生可以改善再灌注后的肝脏功能。

1.5 细菌移位 黄风怡等[17]研究发现，长时间的肝门阻断造成肠淤血损伤后，将产生大量的炎症因子，引起中性粒细胞激活和聚集；细胞间黏附分子1可介导中性粒细胞的细胞毒效应从而导致肠黏膜屏障损伤。肠黏膜屏障功能受损后，细菌、细菌碎片移出肠道，其产生的内毒素可通过血流系统大量向门静脉循环转移，导致Toll样受体4活化，加重炎症级联反应并导致肝脏再次损伤。临床研究发现，进行10 d以上的抗生素预防治疗后，肝移植术后的肝细胞功能得到较大改善，且能显著降低移植肝发生功能障碍的概率[18]。

2 抗HIRI麻醉药物的应用

临床上对于减轻HIRI的研究主要集中在药物的临床应用，如促红细胞生成素、硫化氢、抗氧化剂、维生素E、抗坏血酸等。这些药物大多以术后病房应用为主，术中使用不便。越来越多的研究表明，麻醉药物的使用也能减少HIRI发生。当前，围手术期使用的抗HIRI麻醉药物主要有以下几类。

2.1 静脉麻醉药

2.1.1 镇静类 一些静脉镇静类药物的使用不仅能维持术中麻醉深度，还能减轻缺血再灌注损伤，如右美托咪定、丙泊酚、咪达唑仑、依托咪酯等。

右美托咪定是一种通过作用于中枢脑干蓝斑核产生镇静、抗焦虑、抑制交感神经兴奋的高选择性的α2肾上腺受体激动剂。右美托咪定可通过抗炎、抗凋亡、减轻氧化应激等发挥器官保护作用。马新刚等[19]构建肝细胞缺血再灌注损伤模型，发现右美托咪定可显著降低肝细胞缺血再灌注损伤后培养液中ROS、MDA水平，增加ATP水平。生物信息学分析发现，右美托咪定可通过调节MALA T1/miR-126-5p/HMGB1轴发挥肝保护作用。ZHOU等[20]发现，右美托咪定能以PPARγ/STAT3依赖的方式促进巨噬细胞M2活化，抑制肝内促炎固有免疫激活，发挥肝保护作用。右美托咪定还能通过增加GSK-3肾上腺素能受体表达，保护agaMKP-1/Nrf2通路活性，减轻脂多糖诱导的大鼠肝氧化应激和细胞凋亡[21]。

丙泊酚是麻醉科最常用的麻醉药物之一，其化学结构与维生素E相似，不仅具有镇静、催眠作用，还具有免疫调节、抗炎、抗氧化、减轻缺血再灌注引起的远隔脏器损伤、保护线粒体功能等作用。多项研究报道，丙泊酚可通过多种不同分子机制抑制或加强相应信号通路功能，显著减轻HIRI诱导的肺、肾、肠等多器官损伤。邵亮等[22]通过构建大鼠HIRI模型发现，丙泊酚能显著降低NF-κB、MDA及TNF-α、IL-1β、IL-6的表达水平。有Meta分析发现，丙泊酚能显著降低ALT、AST、MDA水平，增加SOD表达，有效减轻HIRI后肝细胞损伤[23]。但部分研究者对丙泊酚在HIRI中发挥肝保护作用持质疑态度。因此，还需大量临床试验验证丙泊酚的作用及其机制。

咪达唑仑因具有良好的镇静和催眠作用，临床上常用于麻醉诱导。GHORI等[24]发现，咪达唑仑可减少体外缺血再灌注诱导的中性粒细胞p38 MAPK磷酸化，导致中性粒细胞表面黏附分子CD11b/CD18表达降低，从而发挥肝保护作用。咪达唑仑可降低IRI肝细胞中Bax蛋白表达和凋亡指数，上调Bcl-2蛋白表达，从而减少肝细胞凋亡。咪达唑仑结构含有芳香环，可与自由基反应形成稳定的集团，从而发挥清除氧自由基、减轻脂质过氧化反应的作用。然而确切机制还有待验证。

依托咪酯属非巴比妥类药物。因其平稳、对呼吸循环影响小被广泛应用于合并心血管疾病的老年患者麻醉中。现有研究对依托咪酯用于HIRI的肝保护作用说明甚少，但有学者通过构建大鼠IR模型，发现依托咪酯能显著降低ET-1水平，保护内皮细胞，减轻HIRI对机体的损伤。张东博等[25]发现依托咪酯可上调Bcl-2蛋白表达、下调Bax蛋白表达，通过减少肝细胞凋亡，减轻HIRI，而与依托咪酯剂量相关性还有待证实。依托咪酯可用于老年肝切除术患者，可替补丙泊酚发挥肝保护作用。

2.1.2 镇痛类 阿片类药物临床应用广泛，其通过作用于阿片受体而发挥镇痛作用。大量研究证实，瑞芬太尼、舒芬太尼、吗啡、地佐辛等有助于减轻HIRI。研究发现，吗啡、瑞芬太尼可通过增加诱导型一氧化氮合酶表达或抑制NF-κB表达而实现肝保护作用[26]。谢丽萍等[27]发现，舒芬太尼可以抑制p38 MAPK通路，降低磷酸化水平，通过减轻氧化应激，减轻肝细胞损伤。另有研究发现，瑞芬太尼可通过激活p38 MAPK通路，减少炎症因子如TNF-α、IL-1β产生，减轻肝脏炎症反应。石世坚等[28]研究发现，地佐辛可降低腹腔镜肝叶切除术患者IL-6、IL-10水平，减轻炎症反应，从而发挥肝保护作用。

2.1.3 其他静脉麻醉药 氟比洛芬酯是临床上常用的非甾体类抗炎药，主要通过抑制前列腺素合成酶产生，进而发挥止痛、抗炎等作用。李玲等[29]证实，该药能抑制肝叶切除术中炎症因子及MDA的产生，增加SOD水平，维持机体内炎症因子平衡，通过减轻术中炎症反应和清除自由基，减轻再灌注损伤和手术应激反应。

帕瑞昔布是一种选择性环氧合酶2（COX-2）抑制剂，因其速效、长效、强效等优势，被用于围术期抗炎止痛治疗。研究表明，抑制COX-2表达能减轻HIRI。宗小川等[30]发现，术中使用帕瑞昔布可减轻术中应激、抑制炎症因子大量释放，对右肝部分切除术中缺血再灌注损伤的肝脏具有显著的保护作用。

氯胺酮是一种神经安定类麻醉药，因其集镇静、镇痛、肌松于一体而被视为一种理想麻醉药。一项荟萃分析发现，氯胺酮能显著降低术后早期IL-6的产生，减轻炎症反应[31]；还可作为一种免疫调节药物防止局部炎症的恶化。杨哲等[32]研究发现，小剂量氯胺酮能减少肝移植术中及术后TNF-α、IL-6的产生，减轻HIRI。S（+）氯胺酮是氯胺酮发挥主要药理作用的右旋异构体，其效价更强、不良反应更少，其能显著降低冠状动脉旁路手术患者血IL-6、IL-8水平，减轻手术诱导的全身炎症反应[33]。

2.2 吸入麻醉药 吸入麻醉药是术中麻醉维持必不可少的，集镇静、镇痛、肌松于一身，易于调控，易经肺代谢，而且能降低术中知晓发生率。深入研究发现，此类药物对心、肝、肺、肾等器官也具有保护作用，其机制主要是抗炎和抗缺血再灌注损伤，其中以七氟烷最为常用。WU等[34]研究发现，七氟烷能显著降低ALT、AST水平，减少肝细胞凋亡；生物信息学分析发现，七氟烷能下调MiR-200c/ZEB1通路活性，降低H2O2诱导的肝AML-12细胞凋亡，从而减轻肝损伤。SIMA等[35]发现，七氟烷还能通过激活JAK2-STAT3通路，减轻炎症反应，发挥肝保护作用。还有研究发现，异氟烷用于肝切除术中也有助于减轻HIRI[36]。具体机制有待进一步探讨。

综上所述，HIRI病理生理机制十分复杂，且多种因素相互影响，单纯使用某一种药物不能获得满意的治疗效果。越来越多的研究表明，麻醉药物可通过减少肝细胞凋亡、抑制炎症因子的合成及释放等多种机制减轻HIRI，且多种麻醉药物联用不仅能弥补使用单一麻醉药物的不足，且能提供多种机制保护肝细胞。因此，研究、探索麻醉药物尤其是有多种保护作用机制的麻醉药物是很有必要的。