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        梗阻性黃疸對(duì)多器官系統(tǒng)損害及其機(jī)制的研究進(jìn)展

        2015-04-16 23:27:01許朝龍鄔善敏
        腹部外科 2015年5期
        關(guān)鍵詞:梗阻性內(nèi)毒素黃疸

        許朝龍 鄔善敏

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        ·綜 述·

        梗阻性黃疸對(duì)多器官系統(tǒng)損害及其機(jī)制的研究進(jìn)展

        許朝龍 鄔善敏

        梗阻性黃疸可引起多器官、多系統(tǒng)損傷,如引起肝臟損傷,破壞腸黏膜屏障,導(dǎo)致腎衰竭,降低心肌收縮力,引起急性肺損傷,影響胰腺內(nèi)外分泌功能等。其損傷機(jī)制比較復(fù)雜,是內(nèi)毒素血癥、氧自由基、細(xì)胞因子、膽汁成分等各種因素所致?lián)p傷的綜合作用。

        梗阻性黃疸;臟器損傷;內(nèi)毒素血癥

        梗阻性黃疸(obstructive jaundice,OJ)是膽管機(jī)械性梗阻(多由結(jié)石或腫瘤引起),膽汁排泄受阻,膽汁成分在肝細(xì)胞內(nèi)淤積并且過多進(jìn)入血液,而引起黃疸及全身多器官系統(tǒng)功能損害的一種臨床綜合征。本文就OJ對(duì)各臟器損傷的具體機(jī)制作一綜述。

        一、OJ對(duì)肝臟的損傷

        肝臟是OJ對(duì)機(jī)體損傷最先受累的器官,目前已知的損傷機(jī)制主要有以下幾個(gè)方面。

        1.腸源性內(nèi)毒素血癥(ETM) 內(nèi)毒素是革蘭陰性菌細(xì)胞壁上的一種脂多糖,OJ病人術(shù)前ETM發(fā)生率為24%~68%,術(shù)后為50%~75%[1]。OJ時(shí)膽鹽進(jìn)入腸道受阻,膽鹽對(duì)腸道內(nèi)有害菌的抑制作用減弱,導(dǎo)致腸道內(nèi)菌群失調(diào),腸道內(nèi)革蘭陰性菌繁殖增多,過度釋放內(nèi)毒素,同時(shí)腸黏膜炎性水腫,腸上皮細(xì)胞變性、壞死,細(xì)胞間緊密連接斷裂[2],分泌型IgA減少[3],致使腸黏膜屏障功能受損,內(nèi)毒素大量吸收入血經(jīng)門靜脈進(jìn)入肝臟,而此時(shí)肝臟內(nèi)Kupffer細(xì)胞活性受抑制,吞噬和殺傷能力下降[4],不能有效地清除血中的內(nèi)毒素,最終導(dǎo)致內(nèi)毒素血癥的發(fā)生。內(nèi)毒素可刺激Kupffer細(xì)胞產(chǎn)生和釋放大量細(xì)胞因子和炎癥介質(zhì)[5],其中最為重要的是腫瘤壞死因子α(TNF-α)。TNF-α是重要的免疫調(diào)節(jié)因子和促炎癥因子,低濃度的TNF-α具有抑制腫瘤細(xì)胞生長、抗感染、調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)及炎癥反應(yīng)的作用,而過量的TNF-α可引起嚴(yán)重的組織損傷。有文獻(xiàn)報(bào)道[6],OJ時(shí)TNF-α可激活中性粒細(xì)胞使之穿過肝竇內(nèi)皮細(xì)胞,引起肝細(xì)胞損傷,TNF-α還可以激活凝血系統(tǒng),導(dǎo)致肝內(nèi)毛細(xì)血管中血栓形成,致使肝細(xì)胞損傷。內(nèi)毒素誘導(dǎo)Kupffer細(xì)胞、肝竇內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)的誘生型一氧化氮合酶(iNOS)轉(zhuǎn)錄、表達(dá),生成大量的一氧化氮(NO)[7],NO使血管平滑肌舒張,增加門體靜脈分流,造成流經(jīng)肝血竇的血液減少,使肝細(xì)胞缺血、缺氧,NO還可與超氧陰離子作用生成過氧化的亞硝酸氨鹽陰離子,導(dǎo)致氧化損傷。

        2.肝臟有效供血不足 膽管梗阻時(shí),肝臟總血流量減少,門靜脈血流阻力增加。Kulibaba等[8]發(fā)現(xiàn)OJ病人的門靜脈血流是顯著降低的。Shibayama等[9]研究發(fā)現(xiàn),實(shí)驗(yàn)大鼠膽總管結(jié)扎10 d以后門靜脈壓力顯著增加。膽道梗阻后膽管增生,壓迫肝血竇,使微循環(huán)阻力增加,增生的膽管周圍形成許多新的不規(guī)則的毛細(xì)血管網(wǎng),并與以前存在的毛細(xì)血管網(wǎng)或肝血竇相連接,導(dǎo)致微循環(huán)通路紊亂。膽管梗阻使膽管內(nèi)壓力增高,擠壓肝動(dòng)脈及門靜脈分支血管,使肝細(xì)胞缺血、缺氧,并刺激肝血竇內(nèi)皮細(xì)胞,產(chǎn)生釋放大量內(nèi)皮素[10],使肝臟內(nèi)中小動(dòng)脈收縮,進(jìn)一步加重微循環(huán)缺血、缺氧。

        3.脂質(zhì)過氧化損傷 正常情況下,機(jī)體氧化與抗氧化處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài),機(jī)體在代謝過程中產(chǎn)生的氧自由基能很快被抗氧化酶清除,而OJ時(shí)肝細(xì)胞缺氧使內(nèi)源性抗氧化劑比如超氧化物歧化酶減少[11],同時(shí)Kupffer細(xì)胞分泌功能亢進(jìn),其分泌的生物活性分子能激活多形核粒細(xì)胞,生成大量的氧自由基[12]。氧自由基主要通過與細(xì)胞生物膜中的不飽和脂肪酸發(fā)生脂質(zhì)過氧化反應(yīng),產(chǎn)生過氧化脂質(zhì),而在組織損傷過程中發(fā)揮重要作用。過氧化脂質(zhì)能降低生物膜的流動(dòng)性,破壞細(xì)胞膜的完整性,使膜的通透性增高,影響膜上各種酶的活性,同時(shí)改變膜上的離子通道,使鈣離子大量內(nèi)流,破壞線粒體及溶酶體,造成細(xì)胞損傷。氧自由基還可改變磷脂酶的活性,分解花生四烯酸,產(chǎn)生前列腺素和血栓素,引起微血管收縮和血栓形成,導(dǎo)致肝細(xì)胞壞死。

        4.肝細(xì)胞能量代謝障礙 OJ時(shí)肝細(xì)胞存在嚴(yán)重的能量代謝紊亂,其是由多因素參與的復(fù)雜過程。研究顯示,OJ時(shí)肝細(xì)胞線粒體mtDNA受損[13],膽鹽可直接損傷肝細(xì)胞內(nèi)線粒體的結(jié)構(gòu)和功能[14],高濃度膽紅素可導(dǎo)致線粒體氧化磷酸化解偶聯(lián),ATP生成減少。內(nèi)毒素可直接干擾細(xì)胞能量代謝,抑制Na+-K+-ATP酶活性[15],損傷肝細(xì)胞。NO能抑制線粒體呼吸酶及細(xì)胞色素P450活性[16]。氧自由基使線粒體三羧酸循環(huán)及電子傳遞功能障礙。肝細(xì)胞缺血、缺氧也影響能量代謝。

        5.鈣穩(wěn)態(tài)失調(diào) 生理?xiàng)l件下,肝細(xì)胞的鈣調(diào)節(jié)系統(tǒng)使肝細(xì)胞內(nèi)外存在很大的鈣離子濃度差。OJ時(shí)肝細(xì)胞膜損害,鈣離子內(nèi)流增加,肝細(xì)胞能量代謝障礙,ATP水平降低,使肝細(xì)胞膜及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)鈣離子能力下降,氧自由基損傷肝細(xì)胞膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上鈣通道蛋白[17],以及鈉鈣交換系統(tǒng)的激活、肝細(xì)胞內(nèi)酸中毒等均是導(dǎo)致鈣超載的原因。鈣超載可激活鈣離子依賴的核酸內(nèi)切酶,使肝細(xì)胞DNA裂解,還能增高鈣敏蛋白水解酶活性,使黃嘌呤脫氫酶轉(zhuǎn)變成黃嘌呤氧化酶,增加自由基生成,損傷肝細(xì)胞。許多損害因素都能夠通過增加肝細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度,啟動(dòng)繼發(fā)損傷機(jī)制,故有人認(rèn)為鈣穩(wěn)態(tài)失調(diào)是OJ時(shí)肝細(xì)胞損傷的共同通路。

        6.肝細(xì)胞凋亡 近年來人們認(rèn)識(shí)到凋亡異常增加是肝膽疾病的重要發(fā)病機(jī)制。有體外實(shí)驗(yàn)表明膽汁酸能引起肝細(xì)胞凋亡[18]。凋亡通路主要有線粒體通路、死亡受體通路以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通路。OJ時(shí)線粒體腫脹、破裂,釋放凋亡誘導(dǎo)因子、細(xì)胞色素C等,激活酶促反應(yīng)導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。膽道梗阻后,脂質(zhì)過氧化、細(xì)胞因子等使凋亡調(diào)控基因進(jìn)行性表達(dá),使肝細(xì)胞凋亡增加。肝細(xì)胞凋亡隨梗阻時(shí)間的延長而增加,而肝功能損害也隨梗阻時(shí)間延長而加重,細(xì)胞凋亡與其呈正相關(guān)。但隨著膽道梗阻時(shí)間的進(jìn)一步延長,抗凋亡基因進(jìn)行性表達(dá),細(xì)胞增生開始增加并占據(jù)主要地位,細(xì)胞凋亡處于次要地位,肝臟開始纖維化。

        二、OJ對(duì)腎臟的損傷

        急性腎衰竭是OJ病人的常見并發(fā)癥,其發(fā)生的原因是多方面的。

        1.血流動(dòng)力學(xué)變化 OJ時(shí)左心室功能受損,心輸出量降低,血漿心鈉素水平升高[19],同時(shí)由于內(nèi)皮素降低腎血流量和腎小球?yàn)V過率[20],抑制水鈉重吸收[21],以及膽汁成分的利尿作用,使血容量減少,腎灌注不足,造成急性腎功能損害。OJ時(shí)腎素活性增強(qiáng),血管緊張素增多,腎血管對(duì)兒茶酚胺的敏感性增加,腎血流重分布,使腎皮質(zhì)血流減少,腎髓質(zhì)血流增加。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)[22],膽道梗阻3 d后,即出現(xiàn)腎皮質(zhì)微血管收縮,管徑變細(xì),隨著梗阻時(shí)間延長,管徑變細(xì)程度加重。

        2.內(nèi)毒素血癥 內(nèi)毒素可直接或間接損傷腎臟的細(xì)胞膜及線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等,使高能磷酸化合物生成減少,而導(dǎo)致腎臟壞死。內(nèi)毒素可使腎血管阻力增加,腎血流量減少,使腎臟缺血、缺氧。內(nèi)毒素血癥與腎小球?yàn)V過率下降和腎小管濃縮功能異常有著密切的關(guān)系。高水平的內(nèi)毒素可激活各種炎性細(xì)胞,釋放促炎介質(zhì),介導(dǎo)腎臟損傷。研究證實(shí)[23],OJ病人術(shù)前內(nèi)毒素滅活能明顯降低術(shù)后腎衰竭的發(fā)生率。

        3.氧自由基與細(xì)胞因子 氧自由基與各種細(xì)胞因子既可直接損傷腎組織,又可影響腎臟血流動(dòng)力學(xué)。實(shí)驗(yàn)表明OJ大鼠集合管上皮細(xì)胞NO合酶表達(dá)明顯升高,高濃度的NO能直接損傷內(nèi)皮細(xì)胞,同時(shí)可引起細(xì)胞對(duì)鳥苷酸環(huán)化酶脫敏,導(dǎo)致腎血管自身調(diào)節(jié)能力異常[24]。OJ時(shí)血小板活化因子(PAF)合成增加,PAF可使內(nèi)皮細(xì)胞腫脹,內(nèi)皮窗孔數(shù)量增加,導(dǎo)致腎小球毛細(xì)血管通透性增加,PAF還可通過發(fā)揮激素樣作用,直接引起腎血管收縮[25]。

        三、OJ對(duì)心臟的損傷

        近年來研究表明OJ與心臟結(jié)構(gòu)和功能損害有密切關(guān)系。Green等[26]研究發(fā)現(xiàn),膽道梗阻時(shí)狗的左心室射血時(shí)間縮短、射血前期延長,左心室最大壓力變化下降,左心室功能受到抑制,并由此提出了“黃疸心”的概念。有研究表明,結(jié)扎大鼠膽總管6 d后可見心肌細(xì)胞腫脹,炎性細(xì)胞浸潤,心肌線粒體腫脹,嵴模糊,12 d后可見少許心肌缺血、壞死,線粒體變形,減少,心肌肌絲結(jié)構(gòu)紊亂[27]。

        OJ時(shí)交感神經(jīng)張力下降,可能與以下有關(guān):心臟β受體數(shù)量減少,心臟對(duì)兒茶酚胺的敏感性下降,心肌組織對(duì)兒茶酚胺的抑制作用加強(qiáng),交感神經(jīng)興奮時(shí)兒茶酚胺釋放減少,來自中樞神經(jīng)系統(tǒng)的交感神經(jīng)通路減少[28]。內(nèi)毒素可直接損傷心肌細(xì)胞,導(dǎo)致心肌壞死和心功能衰竭[29]。內(nèi)毒素還可使心肌各類脂質(zhì)沉積增加,造成心肌損害。OJ時(shí)血管活性物質(zhì)釋放增多,小血管痙攣性收縮,毛細(xì)血管擴(kuò)張、淤血、通透性增高,心臟微循環(huán)障礙,導(dǎo)致心肌收縮力下降。膽紅素和膽汁酸可損害心肌細(xì)胞的新陳代謝、膜的完整性和一系列轉(zhuǎn)運(yùn)功能,并干擾內(nèi)質(zhì)網(wǎng)對(duì)鈣的攝取和釋放,損害心肌的正性肌力反應(yīng)[30]。氧自由基及細(xì)胞因子可改變心肌細(xì)胞各種酶的活性,干擾心肌細(xì)胞能量代謝,引起心肌細(xì)胞損傷。

        四、OJ對(duì)肺臟的損傷

        OJ可引起肺損傷,表現(xiàn)為肺組織形態(tài)學(xué)及肺功能的改變。鄧雪松等[31]研究發(fā)現(xiàn),OJ大鼠肺泡腔、間質(zhì)內(nèi)可見中性粒細(xì)胞滲出、浸潤,且隨著梗阻時(shí)間延長,肺組織病理改變呈進(jìn)行性加重,膽道梗阻7 d后可見肺泡腔內(nèi)較多滲出液,肺泡間隔增厚、結(jié)構(gòu)破壞、連續(xù)性喪失,部分嚴(yán)重者出現(xiàn)肺泡塌陷、不張。增厚的肺間質(zhì)將造成氣體的彌散障礙,縮小的肺泡腔可使肺通氣減少。Akca等[32]發(fā)現(xiàn)大鼠膽總管結(jié)扎5 d后肺組織病理學(xué)改變明顯,肺組織內(nèi)髓過氧化物酶含量明顯增高,而髓過氧化物酶常用來作為中性粒細(xì)胞的標(biāo)志。

        有研究表明,內(nèi)毒素血癥是急性肺損傷的重要誘因之一,肺損傷的嚴(yán)重程度與內(nèi)毒素血癥呈正相關(guān)[33]。OJ時(shí)內(nèi)毒素大量進(jìn)入機(jī)體,激活肺泡巨噬細(xì)胞,釋放大量炎癥因子,使中性粒細(xì)胞浸潤、聚集,炎性細(xì)胞和肺泡上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞黏附導(dǎo)致?lián)p傷,肺泡毛細(xì)血管通透性增加,肺泡內(nèi)蛋白含量升高,導(dǎo)致肺水腫,氣體交換障礙、氧合功能下降[34]。肺臟內(nèi)巨噬細(xì)胞大量聚集,使誘導(dǎo)性一氧化氮合成酶和血紅素氧化酶-1合成增加,使肺內(nèi)產(chǎn)生大量NO和CO,導(dǎo)致肺血管擴(kuò)張和肺內(nèi)分流。持續(xù)的膽道梗阻使肺泡動(dòng)脈氧分壓差上升,導(dǎo)致肝肺綜合征[35]。

        五、OJ對(duì)胰腺的損害

        OJ可引起糖耐量異常和胰腺內(nèi)、外分泌功能紊亂。鄔善敏等[36]研究發(fā)現(xiàn)大鼠膽總管結(jié)扎2周后,胰腺小葉間及小導(dǎo)管周圍膠原纖維增多,隨著梗阻時(shí)間延長而逐漸向小葉內(nèi)延伸,導(dǎo)致胰腺纖維化;胰腺外分泌腺細(xì)胞內(nèi)酶原顆粒及前酶原顆粒增加,胰腺外分泌呈高分泌狀態(tài)。有人認(rèn)為膽道梗阻后胰腺纖維化可能與肝臟釋放某種可溶性介質(zhì)有關(guān)。趙敬國等[37]研究發(fā)現(xiàn),OJ時(shí)胰島β細(xì)胞功能受損,胰島素分泌降低,對(duì)口服葡萄糖呈低胰島素反應(yīng)。其機(jī)制可能為膽汁成分抑制胰島細(xì)胞分泌功能,炎性細(xì)胞因子誘導(dǎo)胰島β細(xì)胞的Fas表達(dá)增多,引起細(xì)胞凋亡。Taniguchi等[38]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),大鼠膽總管結(jié)扎后3 d,血清淀粉酶升高,而血清胰島素水平于結(jié)扎后3 d下降,1周后恢復(fù),4周后又呈較低水平。并且認(rèn)為這種變化與膽囊收縮素(CCK)的高表達(dá)下調(diào)了CCK的A型受體,造成CCK對(duì)內(nèi)外分泌功能調(diào)控作用減弱有關(guān)。

        六、OJ對(duì)其他系統(tǒng)的損害

        OJ時(shí)肝細(xì)胞損害使凝血因子合成減少,腸道內(nèi)缺乏膽汁酸致使維生素K吸收障礙,從而導(dǎo)致凝血功能障礙。OJ時(shí),肝臟網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)吞噬功能下降,血液中CD3+T細(xì)胞、CD4+T細(xì)胞、B細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞活性明顯下降,機(jī)體細(xì)胞免疫和體液免疫功能降低,免疫調(diào)節(jié)紊亂。膽汁酸影響胃黏液的分泌,高膽紅素血癥對(duì)胃黏膜的損傷,以及胃黏膜上皮細(xì)胞能量代謝障礙等,使OJ病人易出現(xiàn)應(yīng)激性潰瘍。

        OJ對(duì)全身各器官系統(tǒng)有著廣泛而復(fù)雜的影響,因此,在治療上既要解除梗阻,通暢引流,又要控制肝、腎、心、肺、胰等各器官系統(tǒng)的損害。在圍手術(shù)期要注意維持水、電解質(zhì)平衡,補(bǔ)充血容量,予以能量支持,合理選用抗生素,保護(hù)肝腎功能,保護(hù)胃黏膜,幫助病人平穩(wěn)度過圍手術(shù)期和爭取良好的預(yù)后。

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        Research progress in mechanism of multiple organ injury in obstructive jaundice

        XuChaolong,WuShanmin.

        DepartmentofHepatobiliarySurgery,RenminHospitalofWuhanUniversity,Wuhan430060,China

        WuShanmin,Email:15327278328@163.com

        Jaundice can lead to multiple organ injury and multi-system damage,such as liver damage,intestinal barrier injury,renal failure,myocardial contractility decrease,acute lung injury,pancreatic endocrine and exocrine changes,etc. The mechanism of multiple organ injury in obstructive jaundice is complicated,which contains a variety of factors,like endotoxemia,oxygen free radicals,cytokines and bilirubin. In this article,we review the mechanism of multiple organ injury in obstructive jaundice.

        Obstructive jaundice; Multiple organ injury; Endotoxemia

        430060 武漢,武漢大學(xué)人民醫(yī)院肝膽腔鏡外科

        鄔善敏,Email:15327278328@163.com

        R657.4+3

        A

        10.3969/j.issn.1003-5591.2015.05.019

        2015-07-09)

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