核转录因子红系2 相关因子2 在肝缺血再灌注损伤中的作用及麻醉药物干预的研究进展

孟千港 肖梦柔 赵 媛

湖南师范大学附属第一医院麻醉科，湖南长沙 410005

肝缺血再灌注损伤（ischemia reperfusion injury，IRI）是常见于肝脏手术的病理过程，与肝切除术后肝功能衰竭、早期移植物功能障碍等多种并发症密切相关[1-2]。其发生机制可能与氧自由基的产生、钙超载、库普弗细胞活化、中性粒细胞聚集和细胞凋亡等有关[2-4]。术中肝门阻断后，肝脏缺血缺氧使得肝细胞中呼吸链中断，腺苷三磷酸（adenosine triphosphate，ATP）耗尽，乳酸生成增加，导致细胞能量代谢障碍和细胞水肿，松开阻断后血流灌注，使得肝脏损伤加重，这中间发生的氧化应激反应已被证明在诱发肝细胞坏死或凋亡的过程中起到主导作用[5-6]。核转录因子红系2 相关因子2（nuclear factor-erythroid 2-related factor 2，Nrf2）信号通路具有抗炎、抗氧化、抑制细胞凋亡的作用，被广泛应用于心血管、代谢和炎性疾病等疾病的治疗[7-8]。研究发现，肝细胞中炎症和氧化应激水平的下降与Nrf2 信号通路的激活相关，Nrf2 信号通路作为机体调控氧化应激平衡的主要通路，是防治肝脏IRI的重要靶点之一[9]。随着麻醉技术及药物研究的发展，除减少肝门阻断时间、缺血预处理等外科防治手段外，还能通过在术中使用具有抗炎、抗氧化应激的麻醉药物来减轻肝脏IRI。近年来，有多个研究团队针对Nrf2信号通路开展了一系列麻醉药物减轻肝脏IRI 的相关研究。现就该因子与肝脏IRI 关系及麻醉药物防治进行总结梳理。

1 Nrf2 信号通路与肝脏IRI 的关系

1.1 抑制炎症反应

炎症反应是肝脏IRI 的重要机制之一，在肝脏IRI 过程中，大量活性氧（reactive oxygen species，ROS）、细胞因子释放，这些物质能够吸引中性粒细胞向受损区域聚集，加重机体的炎症反应。同时，在再灌注期间，大量抗氧化剂活性抑制，降解增加，导致体内抗氧化剂不足，进一步降低肝脏清除ROS 能力，ROS 在肝细胞内的大量积累损坏了细胞膜和线粒体，最终导致肝细胞死亡。两种Nrf2 激动剂（衣康酸盐和dh404）已被证明能够通过降低白细胞介素（interleukin，IL）-1β、IL-10 和一氧化氮合酶的表达抑制肝脏IRI 诱导的炎症[8，10]。衣康酸盐使Nrf2 上游因子Keap1 的关键半胱氨酸残基烷基化，从而促进Nrf2 合成并迁移到细胞核，发挥抗炎作用。有文献表明，特异性敲除Nrf2后，核因子-κB、IL-6 水平升高，IL-10 水平降低，肝脏损伤更重，这表明，Nrf2 在IRI 后的炎症反应中起到重要作用[2]。Nrf2 被敲除后，肝细胞更容易受到ROS及炎症物质损伤。因此，Nrf2 的激活对于肝脏IRI 过程中抑制炎症反应至关重要。

1.2 减轻氧化应激水平

肝脏在IRI 急性期会产生氧化应激反应。在生理条件下，机体氧自由基的合成和消耗保持稳态。在缺血再灌注急性期间，内皮细胞功能紊乱，抗氧化系统调节失衡，大量ROS 在机体内蓄积，造成细胞损伤。Nrf2 信号通路是常见的抗氧化应激重要通路，是体内调节氧化应激平衡的“金钥匙”，广泛参与保护缺血再灌注过程细胞及组织损伤的过程。机体遭受氧化应激损伤，Nrf2 的活性增强，激活关键的抗氧化基因，如血红素加氧酶1（heme oxygenase-1，HO-1）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）等，从而提高细胞及组织抗氧化能力。Masuda 等[10]发现，当给予dh404（Nrf2 激活因子）后，血清谷丙转氨酶、谷草转氨酶及组织髓过氧化物酶活性显著降低，窦静脉充血、空泡化和凋亡程度显著降低。陈三洋等[3]用瑞香素对小鼠肝脏缺血再灌注损伤模型进行预处理，发现血清中Nrf2、NQO1、SOD 和谷胱甘肽表达水平下降，丙二醛活性增加。这说明通过激活Nrf2 信号通路，能够上调SOD、NQO1 活性，从而减轻氧化应激。

1.3 抗细胞凋亡

有研究发现，大量ROS 释放引起氧化应激是导致细胞凋亡的关键所在[11]。在肝脏IRI 中，ROS 在诱导肝细胞损伤中起到重要作用。Nrf2 相关信号通路是参与体内抗氧化应激的重要通路，大量ROS 产生能够刺激Nrf2 的表达，促进下游HO-1 等抗氧化基因表达从而加强细胞抗氧化应激能力[12]。Dh404 激活Nrf2，并受到Keap1 调控，可能影响氧化还原反应介导的谷胱甘肽合成，从而减轻肝细胞损伤[10]。当使用萝卜硫素刺激时，Nrf2 活化并进行核转位，并与ARE结合，诱导下游抗氧化酶和解毒酶的产生，从而增强肝脏的抗氧化能力，减轻氧化应激引起的细胞凋亡[13]。

1.4 抑制内质网应激

内质网应激（endoplasmic reticulum stress，ERS）涉及包括心、肝脏、下肢等重要脏器IRI 的发生、发展。当ERS 持续存在或者反应过强时，细胞损伤过重，未折叠蛋白质反应（unfolded protein response，UPR）会激活多个信号通路，从而引起细胞凋亡。由于肝IRI 发生过程中时，大量ATP 耗竭，从而影响内质网合成、折叠和分选蛋白的能力，并可能会导致ERS 和UPR活化[14]。而在内质网内，蛋白质折叠过程形成的二硫键能够促进释放大量ROS，加重氧化应激损伤。有相关报道发现，X-box 结合蛋白1（X-box binding protein-1，XBP1）是一种ERS 反应蛋白，其和下游靶标HRD1 可能在IR 诱导的急性肾损伤中发挥突出作用[15]。在肾脏IRI 发生时，ERS 相关信号轴XBP1/HRD1 表达增强，进而导致Nrf2 的泛素化和降解增加，因此，Nrf2可能通过参与内质网应激从而调节缺血再灌注损伤过程，但具体作用机制仍需要后续大量工作对其加以研究。

2 麻醉药物干预Nrf2 在肝脏IRI 中作用机制的研究

2.1 静脉麻醉类药物

2.1.1 丙泊酚 丙泊酚作为一种酚类静脉麻醉剂，具有起效快，持续时间短的特点，被广泛应用于时间短的小手术麻醉。丙泊酚的多器官保护作用一直是研究热点，有研究从结构上分析，认为丙泊酚化学结构类似于维生素E，能够发挥抗炎、抗凋亡和抗氧化作用[16]。在一项对比研究中，Ge 等[17]发现，采用丙泊酚预处理能够使肝细胞中的Nrf2 表达水平增高，推测丙泊酚可能通过增高Nrf2 表达水平对肝IRI 起到保护作用。此外，还能通过调控沉默信息调节因子，减轻IRI 中的铁死亡，抑制细胞自噬，降低LC3Ⅱ/Ⅰ比例[18]。丙泊酚还能通过诱导增加Nrf2 下游靶标HO-1 的表达，从而抑制细胞凋亡来减轻肝脏IRI 导致的远隔脏器，比如肺、肾脏的影响，起到多器官保护的作用[19-21]。

2.1.2 咪达唑仑 咪达唑仑是一种苯二氮类镇静剂，常用于麻醉前镇静或局部麻醉辅助。有文献报道，咪达唑仑能够通过上调Nrf2/HO-1 通路，进而提高细胞抗氧化应激损伤能力，从而减轻肝脏急性损伤及肾脏IRI[22-23]。但有关咪达唑仑与缺血再灌注方面的研究较少，这也为未来肝脏IRI 治疗提供新的研究方向。

2.1.3 氯胺酮 氯胺酮作为N-甲基-D-天冬氨酸受体阻断剂，研究发现对眼、肝脏等重要脏器IRI 具有保护作用[24]。而艾司氯胺酮作为氯胺酮的同分异构体，起效更快，不良反应更少。更有研究发现，艾司氯胺酮能够通过激活Nrf2/HO-1 信号通路，显著降低大鼠肝损伤时血清中的谷丙转氨酶、谷草转氨酶含量，减少氧化应激及细胞凋亡，减轻肝细胞坏死和炎症细胞浸润，从而有效保护肝脏[25]。

2.1.4 依托咪酯 依托咪酯是一种短效非巴比妥类静脉麻醉药，具有对呼吸系统和心血管系统影响较小，安全性高等优点。依托咪酯能够通过抑制氧化应激和细胞凋亡，从而发挥器官保护作用[26]。在I/R 诱导的心肌损伤模型中，Lv 等[7]研究证实了依托咪酯能够通过激活Nrf2 转录，上调大鼠心肌组织中Nrf2 和HO-1的表达，从而提高SOD 和谷胱甘肽水平，减轻心肌纤维化，改善心功能。此外，还有研究发现，依托咪酯能够增强小鼠肺部的抗氧化和抗炎作用，且同样与Nrf2/HO-1 信号通路上调有关[27]。目前，关于依托咪酯在肝脏IRI 中的作用的研究有限，但基于其对心肌及肺的保护作用，推测其对于肝脏IRI 具有较好的保护作用。

2.2 吸入麻醉类药物

吸入麻醉药如七氟醚近年来对大脑、肝脏、肾脏和肠道IRI 的研究较多。在一项临床试验中，沈悦等[28]通过比较行肝脏切除术的肝硬化患者血清中谷丙转氨酶、谷草转氨酶、SOD 及丙二醛水平，说明七氟醚能减轻肝脏IRI中氧自由基介导的脂质过氧化反应，避免氧自由基对肝细胞的损害。此外，在动物实验中也有相关研究，Ma 等[29]研究表明，七氟醚预给药可以上调Nrf2 水平，从而诱导增加下游抗氧化酶及减少细胞黏附分子水平，减少组织及细胞氧化应激损伤及炎症反应，从而产生肝保护作用。这个结果与Zhang 等[30]的研究报道相似，他们发现七氟醚可以通过抑制肝脏IRI 引起的miR-122 上调，促进Nrf2 核转位，使下游HO-1 表达增加，推动肝脏IRI 后肝细胞功能恢复。

2.3 其他麻醉药

右美托咪定是一种高选择性的α2-肾上腺素受体激动剂，能够作用于蓝斑核的α2受体激动产生镇静催眠作用；同时也能作用于脊髓内的α2受体产生镇痛作用。近年来有研究证明，右美托咪定能够通过作用于Nrf2 信号通路发挥抗炎和器官保护作用[31-32]。Wu 等[32]通过构建人肝细胞缺氧-复氧模型与大鼠肝脏I/R 损伤模型，发现右美托咪定组血清中的α-GST、IL-6、肿瘤坏死因子-α、谷丙转氨酶、谷草转氨酶的水平显著降低，坏死面积较小，肝组织中的Nrf2 水平升高，同时抑制了NLRP3 炎症小体与炎症反应的发生。Zhao 等[31]研究表明右美托咪定能够通过激活Nrf2/HO-1 通路，增强HO-1 的表达，从而降低炎症因子发挥抗炎作用，且这种抗炎作用具有剂量依赖性，这证明右美托咪定可作为具有肝脏保护作用的潜在保护剂。

3 讨论

综上所述，Nrf2 相关信号通路作为经典的抗氧化信号通路，具有抗氧化、抗炎症、抗凋亡、调节自噬和抑制内质网应激等多方面作用。肝脏IRI 是一种十分复杂的病理生理过程，钙超载，ATP 合成障碍、线粒体损伤、ROS 的大量激活等机制都参与其中，单纯使用某种药物或采用某种手术方式不能得到十分满意的防治效果。近年来，有关Nrf2 相关通路调节心脏、肝脏、肾脏和肠道缺血再灌注损伤的报道日益增多。麻醉药物也因为参与手术全程、可联合使用的特有优势成为治疗肝脏IRI 的研究热点。本文通过对治疗肝脏IRI 的相关麻醉药物进行总结，对麻醉药物靶向调控Nrf2 信号通路及相关因子防治肝脏IRI 的研究进行梳理总结，展示了Nrf2 在肝脏IRI 的重要作用。虽然对于Nrf2 相关信号通路及其相关因子在肝IRI 作用的研究作用机制逐渐明朗，但关于麻醉药物通过该因子防治肝脏IRI 的系统性研究仍较少。因此，未来研究Nrf2 相关信号通路在IRI 中的作用研究及相关麻醉药物研究，能够为减轻患者IRI，促进患者恢复提供方向。

利益冲突声明：本文所有作者均声明不存在利益冲突。