麻醉药预处理减轻肝脏 IR 损伤的研究进展

PAGEPAGE1麻醉药预处理减轻肝脏IR损伤的研究进展缺血再灌注（ischemiareperfusion．IR)损伤是指缺血后的再灌注不仅不能使组织器官功能恢复，反而[79]。临床上如何延长肝脏热缺血耐受时间，减少肝脏损伤，保护肝功能，防止肝功能衰竭是长期以来一直尚未妥善解决的一个难题[80]有关肝脏缺血的保护研究有许多报道，麻醉剂预处理Preconditioning,1997年提出的，其表现与缺血预处理现象相似，是指在缺血前先给予一定时间的麻醉剂处理可减轻后来脏器缺血所造成的损害，麻醉药对于重要器官的缺血再灌注损伤具有细胞水平的保护效应，到现今为止国内外所进[81]。以麻醉药为代表的药物预处理肝脏保护作用是近十年来麻醉学研究的热点之一，其中麻醉药对炎症反应的抑制被认为是其中的重要机制，研究显示麻醉药可抑制多种病理因素导致的炎症反应，抑制炎症转录因子NFκB及细胞间粘附分子的表达，抑制中性粒细胞与内皮细胞的相互作用[82]。现将相关研究进展综述如下。目前肝脏的缺血再灌注损伤可以大致分为两个阶段，早期以枯否氏（Kupffer）细胞介导为主（Ⅰ相损伤，Kupffer细胞激活后释放大量氧自由基及TNFα 等大量的炎症细胞因子，造成肝细胞的急性损伤[83]。采用GdCl3阻断Kupffer细胞活性可明显减轻肝脏的缺血再灌注损伤。后期以中性粒细胞介导为主（Ⅱ相损伤。Ⅱ相损伤程度远远大于Ⅰ相损伤，kupffer路，在TNFα后产生直接的毒性作用[84]。大量的中性粒细胞的粘附、聚集还可以阻塞肝窦，使肝窦狭窄甚至闭塞，阻塞肝并造成恶性循环，严重损害肝脏功[85]TNFα 在肝脏缺血再灌注中也发挥着重要作用在再灌后迅速表达，对肝脏产生炎性损伤，TNFα 可诱导粘附分子（如ICAM1,P-选择素）和炎性细胞趋化因子（CXC）等的表达和释放，TNFα 进入血液循环，还可对远隔脏器（最常见为肺）产生严重的炎性损伤作用[86]。NFκB是细胞中一个重要的转录因子，它参与许多基因，特别是与机体防御反应有关的即早基因的表达调控,如BP50P65两亚基形成同源或B与其抑制再灌注损伤、内毒NFκB与抑制蛋白IκBDNA上特异部位结合，B多脏器功能障碍的病理生理过程中具有重要的地位[83]。吸入麻醉药预处理减轻肝IR损伤的发生机理非常复杂，其确切机制目前尚不完全清楚，多数认为肝IR损伤机制主要与炎症细胞因子反应、氧自由基、钙离子超载、微循环障碍、线粒体功能受损、能量代谢障碍等因素有关[87]。一、吸入麻醉药减轻肝脏IR损伤的研究进展吸入麻醉的抗炎机制NFκB的激活及炎症因子TNFαIL1β等的释放被认为是炎症级联反应的早期始动环节,预防和调节过激的炎症反应，可保护脏器功能、改善预后，这一观点早已达成共识[88]。Hofstetter等发现大鼠短时间吸入异氟醚后可明显抑制内毒素导致的血浆细胞因子的升高，同未吸入异氟醚的对照组相比血浆TNFa和IL1β水平分别降低69.3%和61.8%[89]。朱彪[90]等采用人脐静脉内皮细胞体外培养加TNFα刺激模型，结果发现地氟醚预处理能明显下调TNFα 刺激后ICAM1、VCAM1、E-selectin等的表达水平。Boost[91]细胞因子反应，同未吸入地氟醚的对照组相比吸入地氟醚的内毒素血症大鼠血浆TNFa和IL1β降低61%47%Joseph[92]20mg/kg异氟醚预处理的内毒素小鼠72小时生存率为85%23%（p<0.01，异氟醚预处理组小鼠血清细胞因子TNαIL6,IL10也都低于对照组，EMSA的炎症转录因子NFκB致Plachinta[93]的研究发现给予大鼠1.4%异氟醚吸入30大鼠的毒性作用，降低血浆炎症因子TNFα的水平，改善内毒素导致的低血压和酸中毒，减轻内毒素对血管内皮细胞的损伤。O2-肝脏缺血再灌注损伤的过程中氧自由基（O2-等）的产生是介导肝细胞损伤的主要因素之一[94]，由于肝细胞具有强有力的抗氧化系统，所以无论离体或在体模型中肝细胞均具有极强的耐受细胞内氧应激的能力，利用离体灌流肝实验证明：来源于肝脏Kupffer损伤的主因。异氟醚可抑制肝脏复氧后O2-[80]。对肝细胞的能量保护作用能量供应是肝细胞维持一切活动的基础，如ATP供能不足，各种离子泵的功能不能维持，导致肝细胞离子稳态失衡。在缺氧肝细胞中，能量的唯一来源是无氧糖酵解产能，虽然糖酵解效率很低，但离体实验已证明，糖酵解所产生的有限的ATP在维持缺氧肝细胞功能和活力方面发挥至关重要的作用[95]。肝细胞缺氧30分钟复氧可完全恢复能量平衡，而缺氧90分钟则造成不可逆的能量失衡，尽管复氧后能荷有所提高，但终要受到总腺苷酸不变局限，异氟醚可提高缺氧90分钟及复氧肝细胞的总腺苷酸和能荷，说明异氟醚对不可逆缺氧和复氧的能量失衡仍有重要的保护作用。我们前期的研究发现异氟醚可减少肝细胞的缺氧/复氧损伤，保护肝细胞的能量平衡[96]。Ca2+超载Ca2+超载[97]在肝脏缺血再灌注损害中具有重要作用，异氟醚可直接阻滞电压门控的Ca2+通道，己证实钙离子通道阻滞剂对肝缺血再灌注损害有保护作用。异氟醚通过直接抑制电压门控通道的Ca2+内流，抑制肌浆网的Ca2+释放并增加对其的摄取，减轻肝细胞的Ca2+超载[98]。二、阿片预处理的脏器保护机制研究进展以往人们对阿片物质的作用进行了深人的研究，证明它对机体的很多功能包括痛与镇痛、心血管、呼吸、免疫、发育、行为等都具有明显的调节作用。这些作用主要都是阿片类物质通过阿片受体的作用来实现的[99]。此后根据阿片的生物学与药理学特性，三种受体相继被发现并证实，分别为Mu(μ)Kappa(κ及Delta(δ)的相似性[100]。这些受体均属于G蛋白耦联受体群。有报道证实阿片样物质通过激活特定阿片受体对心脏和其他器官产生保护作用，其中关于阿片类物质保护心肌缺血再灌注损伤的研究进行的最为深入。对成年大鼠心室肌组织的功能性和表达水平的研究都表明心肌虽无μ阿片受体，但有δ和κ[101]。Schultz在麻醉开胸大鼠的心梗模型研究中发现，静脉注射吗啡可以模仿IPC纳洛酮阻断吗啡和IPC的心脏保护作用，表明由吗啡和IPC引起的梗死区减少是由阿片受体来介导的[102]。Zhang等[103]应用超短效阿片受体激动剂瑞芬太尼预处理的研究，分别从在体和离体两个层面证实这一临床常用新型阿片类药物可以有效地减轻心肌I/R损伤研究表明瑞芬太尼可以模拟缺血预处减少大鼠缺血再灌注后心肌梗死区面积，整体研究结果是这种保护作用可被3种特异性阿片受体阻断剂所阻断表明三种OR都介导了瑞芬太尼的保护作用，而离体研究证实瑞芬太尼的保护作用是通过激活δ 和κ阿片受体产生的说明μ 受体的作用可能在心脏外此外等进一步[104]的研究更证实细胞内PKC线粒体ATP敏感性K通道及MAPK系统均参与了瑞芬太尼的心脏保护机制。阿片类药物与心脏缺血再灌注较之对于肝脏的缺血再灌注的阿片类受体的研究，心脏缺血再灌注的时间更为长久。早在1995,Schultz[105]给动物静脉注射阿片受体阻断剂纳络酮,发现IPC证实阿片受体参与了IPC过程。阿片受体主要位于中枢神经系统，尤其是下丘脑和髓质。Takayuki等发现在体鼠心模型非特异性阿片受体拮抗剂纳络酮可以阻断1个循环缺血／再灌注的心肌保护作用，而不能阻断35min4种物质产生自由基阿片)来激活PKC参与缺血预处理采用不同的实验方法均发现心肌中存在δ 受体Tai等15现大鼠心肌上存在κ 受体进一步证实心肌上的κ 受体以κ1受体为主,Wittert[107]也证实κ 受基因在心肌上表达Guo[108]等在大鼠缺血再灌注的模型上发,δ 受体激动剂TAN67的延迟性心肌保护作用被NOS抑制剂所阻断,TAN-67NOS,在缺血心肌再灌注前h静脉注射NO供体硝普钠,同样可以保护心肌组,缩小心肌梗死面,而对NOS基因敲除大鼠注射硝普钠,并无心脏保护作用[109]。上述实验表明,δ 受体的激活能够上调NOS表达,促进NO的释放,而对心肌起到保护作用。Shinmura等[110]24h后,家兔心肌环氧合酶-2(COX2)表达增加此时给予COX2阻滞剂可阻断延迟相IPC的心脏保护作用,证实COX2在IPC到了重要的作用。Patel,P,预先给予δSNC121和BW373U86处理,24hCOX-2NS398,可阻断δ验证实,δ受体发挥的延迟性心肌保护作用是通过COX2Zhang[103,104]肌缺血再灌注模型对瑞芬太尼预处理进行研究,结果发现临床相关剂量的瑞芬太尼预处理可产生剂量依赖性抗心肌梗死作用,且瑞芬太尼早期抗心肌缺血再灌注损伤保护作用是通过心肌κ 受体和δ 受体及心脏μ 受体介导。该研究发现非选择性阿片受体拮抗剂纳络酮能消除瑞芬太尼预处理的延迟性心肌保护作用,说明阿片受体可能参与了瑞芬太尼预处理延迟性心肌保护作用的触发。阿片预处理肝脏保护的可能机制阿片类制剂可以模拟IPC的保护作用，阿片类对缺血后器官的保护作用在信号机制上与IPC亦有共同之处，而靶器官上的阿片受体（OR）的激活是触发点[111]。肝脏作为另一个重要的靶器官，有关肝脏IPCI/RKupffer细胞Kupffer细胞的NO和反应性氧元素(ROS)及对于IPC此外Kupffer细胞可能通过激活NO[112]是对KupfferPKC敏感性K道以及丝裂原激活的蛋白激酶系统IPG蛋Witter[107]不能表达Kupfferδ受体和μYamanouchi等[113]应用δ 受体特异性激动剂脑啡肽（DADLE）诱导所谓的“冬眠效应，发现内源性阿片肽不仅有保护经系统、心血管系统的作用，应用肝I/R的GIPC定的相同点。NO通路在阿片预处理机制中的作用一氧化氮（NO）在缺血再灌注损伤的通路参与是较为复杂的，有研究表明在遭受缺血再灌注损伤10分钟前，使用L精氨酸对猪的门静脉输注，发现实验组血清AST且caspase3活性约2.5倍下降。复杂的内、外多因素相互作用诱导产生凋亡信号，此信号传递至caspasecaspase3是细胞凋亡的主要执行者，予兔（150mg/kg）的L-精氨酸，对照组予同样剂量的生理盐水，结果显示实验组血清谷草转氨酶AS，谷丙转氨酶AL）和乳酸脱氢酶LD）说明一氧化氮环路中的某些节点可以有效地改善肝脏缺血再灌注的损伤[115]。δ2受体激动剂不仅抑制细胞阿片受体Gi/Go蛋白耦联负调控腺苷酸环化酶(adenylylcyclase,AC)活性，使cAMP生成减少，还能激活PDEcAMP降解,cAMP[116]这之中也会有一个类似于冬眠效应的节点，供阿片受体类药物作用，以此来降低对肝脏缺血再灌注的损害。我们的研究也发现应用瑞芬太尼可以有效减少肝脏缺血再灌注的损伤，推测这一短效阿片受体兴奋剂可能通过与肝脏非实质细胞膜上的阿片受体结合，从而促发胞内NFκB(iNOS)并减少ROSNFκB激活后NO注损伤的作用，而ROS减少可直接减轻细胞损伤[117]。新型阿片激动剂预处理保护肝脏的可能性鉴于以往的研究显示预处理对心、脑、肝、肾等脏器的缺血再灌注损伤有普遍性保护作用，我们有理的生物学特性[116]度约是吗啡的100创伤大的手术麻醉，正在改变临床用药的方式[118]肝脏实质细胞的保护作用，由于肝脏的细胞构成和心脏有相当大的差异，在阿片类药物的肝保护效应中，三种主要细胞所起的作用包括肝窦内皮细胞的损伤情况都尚未进一步明确。特别是阿片激动剂的保护作用及相关的重要分子和信号机制，更是我们下一步需要阐明的重要问题。此外，由于该药还作用于中枢阿片受体，因此还不能明确这一作用完全通过肝脏内受体实现，原代培养肝细胞是研究瑞芬太尼的局部作用和靶细胞效应有效模型和手段。此外，为进一步明确瑞芬预处理的受体机制，还需应用特异性的阿片受体抑制剂来研究这一效应的受体分型及其胞内可能的信号转导通路。本研究目的是明确阿片激动剂预处理的受体机制及细胞定位及相关信号转导通路，希望利用目前已知的相关试验结果和进一步的分子生物学手段，初步找到关键的作用点和调控通道机制，为临床更合理应用阿片类药物，强化其脏器保护作用，摸索减轻肝脏及肝移植等手术所致缺血再灌注损伤，提高术后生存率的新治疗途径。三、目前肝脏IR损伤的主要防护措施目前对于肝脏IR损伤的防护措施[79,80,86,119,12