王金山 劉文娜 王永旺

(1 天津市第一中心醫(yī)院移植外科，天津 300192；2 天津醫(yī)科大學朱憲彝紀念醫(yī)院麻醉科，天津市內分泌研究所，國家衛(wèi)健委激素與發(fā)育重點實驗室，天津市代謝性疾病重點實驗室；3 桂林醫(yī)學院附屬醫(yī)院麻醉科)

肝臟移植手術已成為目前治療終末期肝臟疾病的有效方法，該手術操作復雜、創(chuàng)傷大，易導致受者內環(huán)境及凝血功能紊亂，全身血流動力學變化劇烈。術中門靜脈阻斷后腸黏膜發(fā)生淤血性缺氧，導致腸道黏膜屏障受損，當新肝期開放門靜脈后腸道內大量內毒素、細菌及炎性遞質等進入門靜脈和體循環(huán)，觸發(fā)全身炎癥反應，引起全身血流動力學發(fā)生極大的波動，甚至導致全身多臟器衰竭[1]。本文就肝臟移植過程中腸道淤血再灌注損傷產生的各種遞質成分對血流動力學的影響及相關機制研究做一闡述。

1 肝臟移植手術的麻醉管理

1.1 無肝前期

無肝前期是指從麻醉誘導開始到門靜脈、上下腔靜脈和肝動脈阻斷的過程。此過程麻醉管理的要點：①維持循環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定；②維持電解質和酸堿平衡；③糾正凝血功能；④進行保溫；⑤保護腎功能。

1.2 無肝期

無肝期是指病肝切除和植入新肝的過程。在此期間，患者門靜脈和下腔靜脈阻斷，血液回流受阻，回心血量驟減50%～60%，血流動力學發(fā)生劇烈變化。此時應注重維持酸堿平衡，補充適當?shù)囊后w，同時維持循環(huán)的穩(wěn)定，必要時輔以血管活性藥物。

1.3 新肝期

新肝期指供肝恢復供血的過程。新肝期易發(fā)生再灌注綜合征，即肝移植手術中肝再灌注恢復血流后的最初5 min內，平均動脈壓降低超過基礎血壓30%，并且持續(xù)至少1 min[2-3]。發(fā)生再灌注綜合征的原因可能涉及氧自由基產生、內毒素及炎性遞質入血、低溫、酸中毒、高血鉀、供肝質量及受體腸組織損傷等[4-6]，其發(fā)生率為8%～77%[7-8]。此期應積極預防并處理再灌注綜合征，全面改善凝血功能，維持全身器官功能。再灌注綜合征被認為是移植器官功能不全和患者病死率升高的獨立危險因素，對患者的預后有直接影響[9]。

2 肝臟移植手術中腸道淤血再灌注損傷產生機制

2.1 內毒素的形成

腸黏膜的血液循環(huán)供應十分豐富，其血液灌注從而得以保障，腸屏障功能維持正常，腸道內細菌及毒素不能侵襲身體。內毒素主要來源于革蘭陰性桿菌，是其細胞壁中脂多糖的組成成分，在正常腸道內大量存在。腸黏膜未受損時，腸道內的細菌及內毒素不能通過腸黏膜屏障進入體循環(huán)以及其他器官組織。肝臟移植手術無肝期，門靜脈和下腔靜脈需要被阻斷，腸道不可避免出現(xiàn)缺血缺氧，腸黏膜上皮細胞受損，通透性增加，腸黏膜屏障功能顯著降低，細菌及內毒素由此遷移到腸外無菌組織和器官[10-11]。內毒素通過激活一氧化氮合成酶(NOS)，導致一氧化氮(NO)生成，大量NO又加重腸黏膜損傷的程度[12]，引起腸屏障功能障礙，導致細菌移位。另外大量NO使過氧化亞硝酸陰離子(ONOO-)自由基生成，ONOO-自由基可通過激活半胱天冬酶和在線粒體中釋放凋亡活化因子-1促進腸上皮細胞凋亡[13]，并且還參與腸上皮屏障的損傷和中性粒細胞的浸潤等過程，從而進一步促使腸道內毒素入血，形成正反饋效應，加重易位細菌引發(fā)的感染。

2.2 中性粒細胞的黏附聚集與呼吸爆發(fā)

許多研究結果表明，當腸黏膜處于缺血缺氧時，大量中性粒細胞在早期即可產生，于腸黏膜組織中聚集并被活化。再灌注損傷階段，細胞膜磷脂降解，花生四烯酸代謝產物大量生成，如白三烯、血小板激活因子(PAF)、補體和激肽等，在這些因子的趨化作用下，更多的白細胞聚集在缺血組織。白細胞活化后，分泌腫瘤壞死因子α(TNF-α)和白細胞介素-1β(IL-1β)等促炎性細胞因子。TNF-α作用于巨噬細胞、肥大細胞、淋巴細胞等，導致細胞間黏附分子1(ICAM-1)、IL-1、IL-6和PAF等細胞因子的增加，引發(fā)瀑布反應。早期再灌注損傷階段，IL-1、IL-6等細胞因子可發(fā)揮炎性遞質作用，導致炎癥反應失控；PAF可引起血小板聚集、釋放；ICAM-1、血管細胞黏附分子-1(VCAM-1)等可引起細胞間黏附增加；TNF-α和PAF也可直接導致組織損傷。一般情況下，微血管內皮細胞表達黏附分子量少，導致血管內皮細胞和中性粒細胞無法黏附[14]；組織缺血缺氧時，大量黏附分子表達，促進血管內皮細胞及白細胞黏附，導致血管機械阻塞，造成組織缺血，恢復血液灌注后，缺血區(qū)依然得不到充分血液灌注，“無復流”現(xiàn)象即發(fā)生。另外，再灌注期間組織重新獲得氧供應，中性粒細胞激活后耗氧明顯增加，此過程中大量氧自由基形成，造成腸黏膜損傷、血管通透性增加，組織發(fā)生水腫，微血管受壓，從而引起微循環(huán)灌注進一步減少，導致惡性循環(huán)。

2.3 自由基的產生

自由基在胃腸道新陳代謝中不斷產生和消亡，但由于機體存在一套完善的氧化-抗氧化體系，抗氧化系統(tǒng)可以將過多的自由基清除，抑制自由基的濃度過高，從而防止組織細胞發(fā)生損傷。缺血再灌注(I/R)時，腸道產生的自由基顯著增加，超出了體內抗氧化系統(tǒng)的清除能力，組織細胞受到損傷。有研究已經證實，對器官的大多數(shù)組織細胞來說，真正的損傷并沒有發(fā)生在缺血期，而是發(fā)生在再灌注階段[15]。腸組織缺氧階段，線粒體的電子傳遞鏈作用下降，大量ATP被分解為次黃嘌呤，黃嘌呤脫氫酶在不可逆的蛋白水解或可逆的氧化巰基等方式的轉化下形成黃嘌呤氧化酶。當組織重新得到血液灌注后，大量的氧輸送到組織，在黃嘌呤氧化酶作用下次黃嘌呤生成黃嘌呤，大量氧自由基被釋放，引起組織細胞發(fā)生氧化應激損傷。

腸組織為疏松的結締組織，當腸道淤血時，毛細血管內流體靜水壓迅速增高，同時毛細血管通透性增加，組織間隙更易出現(xiàn)淤血性水腫，導致腸道微循環(huán)受阻，引發(fā)再灌注過程中無復流現(xiàn)象出現(xiàn)。因此相比I/R損傷，腸組織發(fā)生淤血再灌注損傷后血液復流時間更長，再灌注損傷更重[16]。綜上所述，多種因素共同作用使腸黏膜細胞損傷壞死，腸黏膜屏障功能遭到嚴重破壞，腸壁通透性明顯增加，形成惡性循環(huán)，嚴重者可導致多器官功能衰竭。

3 腸道淤血再灌注產生的成分對全身血流動力學的影響

3.1 內毒素對血流動力學的影響

內毒素是細菌感染過程的主要致病力。一般情況下，內毒素經過腸道進行吸收，再通過門靜脈在肝臟進行代謝。門靜脈阻斷后，腸黏膜細胞缺血缺氧，內環(huán)境紊亂，腸道內菌群失調，大量內毒素產生，門靜脈開放后內毒素大量入血，導致溶酶體膜和線粒體內膜受損，黏膜上皮細胞損傷加重。另外內毒素還可激活組胺、5-羥色胺等血管活性物質，引起微循環(huán)擴張，腸道血流灌注不足進一步加重，導致腸黏膜-黏液屏障功能受到破壞，促進細菌移位。內毒素還可通過活化補體和纖溶系統(tǒng)，激活炎癥細胞，釋放前列腺素和氧自由基，激活細胞因子、黏附分子及趨化因子等的過度表達，通過“扳機樣作用”觸發(fā)炎性遞質的“瀑布樣級聯(lián)反應”，使炎癥反應擴散、惡化，從而導致全身炎癥反應過度激活、血流動力學欠穩(wěn)定以及器官功能受到損害。

3.2 炎性遞質的活化對血流動力學的影響

3.2.1TNF-α對血流動力學的影響 TNF-α是感染急性期機體免疫應答、炎性反應時最先激活并釋放的細胞因子，由單核-巨噬細胞合成釋放，是引起細胞因子瀑布樣釋放的核心。TNF-α通過與靶細胞上的TNF受體結合，誘導磷脂酶C的活化，增加細胞外Ca2+向細胞內流動，使細胞內Ca2+水平增高。細胞內Ca2+濃度增加會觸發(fā)炎癥反應，導致TNF-α等細胞因子增加，從而引起心肌細胞凋亡，繼而引發(fā)心肌收縮力、體循環(huán)阻力降低，心室擴張以及射血分數(shù)下降[17]。再灌注過程中，TNF-α、IL-6等多種細胞因子釋放，引起局部炎癥反應，也引起心肌損傷[18-19]。TNF-α還可直接導致全身毛細血管通透性增加，引起血漿外滲以及血液濃縮；其也可與內皮細胞相互作用，抑制血栓調節(jié)素的表達，擾亂抗凝血機制，導致彌漫性血管內凝血(DIC)和循環(huán)衰竭的發(fā)生。同時TNF-α誘導黃嘌呤氧化酶的激活，導致大量氧自由基產生，損傷心臟冠狀動脈內皮細胞，刺激內皮細胞產生炎性遞質[20]。再灌注期，血供的恢復將氧氣重新輸送至缺血心肌，導致活性氧(ROS)激增，破壞線粒體中的電子傳遞鏈[21]?？傊?，血漿TNF異常增高會引起一系列病理過程，血管內大量中性粒細胞黏附，毛細血管阻力增加，血液灌流量減少，并加重組織缺血缺氧和器官損傷。

3.2.2其他炎癥因子對血流動力學的影響 IL-1是由多種細胞產生，同時作用于多種細胞的一類細胞因子，具有以下多種生物活性：①誘導血管內皮細胞產生前列環(huán)素、PAF、抗纖溶酶原抑制因子以及前凝血物質，從而引發(fā)DIC；②促使嗜堿性粒細胞、中性粒細胞分別釋放組織胺及溶酶體酶，加重對血管和組織的損傷；③促使腎上腺皮質激素/內啡肽中樞釋放內啡肽，對兒茶酚胺起到拮抗作用，松弛血管平滑肌，導致血管通透性增加、血壓下降；④使TNF生成增加，血管內皮細胞受損；⑤促使補體C3等產生，致血管內皮細胞受損等。IL-6是由TNF-α激活單核-巨噬細胞、內皮細胞、成纖維細胞等細胞后產生，能促進肝細胞合成急性時相蛋白，是參與機體炎癥反應主要細胞因子。作為TNF-α下游的細胞因子，IL-6在細胞因子釋放綜合征引起的內皮細胞功能障礙中起著重要的作用，抑制IL-6信號通路可降低炎癥細胞因子水平并改善血管通透性[22]。

3.3 NO對血流動力學的影響

人體血管內皮細胞有兩種類型的NOS，即結構型NOS(eNOS)和誘導型NOS(iNOS)。eNOS在正常情況下即可合成NO，參與調節(jié)機體的正常生理功能；iNOS可在細胞因子和細菌誘導下激活，生成過量NO，導致循環(huán)功能嚴重受損，重要器官組織出現(xiàn)缺血缺氧。內毒素、炎性遞質和細胞因子刺激血管平滑肌和心肌細胞內NOS，異常合成和釋放大量NO，NO活化鳥苷酸環(huán)化酶，增加細胞內環(huán)磷酸鳥苷(cGMP)，過量cGMP抑制心肌、血管平滑肌細胞中受體操縱性Ca2+通道和電壓依賴性Ca2+通道介導的胞外Ca2+內流，同時抑制肌細胞肌漿網中三磷酸肌醇(IP3)敏感的Ca2+庫釋放，并降低肌細胞收縮蛋白對Ca2+敏感性，導致血管平滑肌異常舒張和心肌舒縮功能抑制，引發(fā)嚴重的低血壓和對多種血管活性藥物的低反應性。亞甲藍和羥鈷胺可對肝移植患者難治性血管麻痹有效，能夠改善血流動力學的不穩(wěn)定性[23]。NO也參與再灌注損傷導致的病理過程，使用iNOS抑制劑可以緩解I/R損傷。NO過量形成通過直接抑制細胞呼吸作用或引發(fā)血流異常分布，造成組織的氧攝取能力下降[24]。

3.4 內皮素(ET)對血流動力學的影響

ET是血管內皮細胞分泌的肽類物質，有強力血管收縮作用。ET家族分為ET-1、ET-2和ET-3。ET通過與相應的受體結合，激活二磷酸肌醇轉化為IP3+二酰基甘油系統(tǒng)，使細胞外Ca2+內流及細胞內肌漿網釋放Ca2+，引起細胞收縮和DNA激活，導致心肌強力收縮、心律失常，冠狀動脈出現(xiàn)明顯痙攣，上述過程長時間持續(xù)可使心肌收縮力下降，外周血壓降低，同時產生心肌滲出、水腫、變性和空泡形成。ET-1是最有效的內源性血管收縮劑之一，可介導多種反應，包括血管內皮功能障礙、血管收縮、白細胞活化和細胞增殖。有研究表明，I/R損傷可導致ET-1釋放，刺激鈣超載和細胞凋亡，ET-1抑制劑則可降低I/R損傷[25]。ET-1在I/R后引起的冠狀動脈過度收縮，涉及到冠狀動脈平滑肌細胞肌膜上L型Ca2+通道和鈣貯庫調控的Ca2+通道的共同激活[26]。以心肌I/R損傷模型為基礎，ET受體拮抗劑激活JAK2/STAT3通路可抑制氧化應激誘導的心肌細胞凋亡，降低心肌I/R損傷的發(fā)生。

3.5 ICAM對血流動力學的影響

ICAM是循環(huán)中存在于細胞表面的一類具有復雜功能的糖蛋白，介導細胞之間的相互黏附，參與機體的病理生理過程。ICAM-1是多形核白細胞介導細胞毒作用的主要物質，其與受體結合后，可使得內皮細胞骨架相關蛋白磷酸化，細胞骨架發(fā)生改變，有利于白細胞聚集浸潤到局部組織[22]。當血管內皮細胞發(fā)生炎癥激活時，IL-8和單核細胞趨化因子-1被誘導吸引白細胞、VCAM-1和ICAM-1以及其他細胞黏附分子，易將微循環(huán)阻塞，增加微循環(huán)血管阻力，導致毛細血管內血流淤積。激活的白細胞還可釋放溶酶體酶及氧自由基，對內皮細胞及其他組織細胞造成進一步損傷。抑制內皮黏附蛋白的表達及炎癥反應，可使心臟微血管局部流體力學正?；?，維持血管壁結構和功能，改善微血管灌注[27]。

3.6 脂類遞質對血流動力學的影響

脂類遞質可收縮血管，同時增加毛細血管通透性，造成組織水腫，還可將中性粒細胞和血小板募集于血管內壁形成微血栓，導致組織細胞血液灌注減少。如PAF可間接激活細胞內肌球蛋白輕鏈激酶，使肌球蛋白輕鏈磷酸化及重鏈頭部ATP酶活化，同時導致肌球蛋白頭部構象改變，使橫橋與肌動蛋白結合，肌動蛋白微絲移動，細胞向心性收縮、形態(tài)改變，從而增大心肌細胞間隙，增加血管壁的通透性。PAF還可活化血小板，引起血小板黏附、聚集及釋放組胺；活化多形核白細胞和單核-吞噬細胞，使其分泌細胞因子。PAF低濃度時可使炎癥細胞對炎性遞質的敏感性升高，高濃度時可導致血管擴張，引起低血壓的發(fā)生。

3.7 氧自由基和不飽和脂肪酸對血流動力學影響

氧自由基可與心肌細胞膜上的不飽和脂肪酸發(fā)生氧化作用，形成的脂質過氧化物可抑制葡萄糖氧化，從而引起心肌細胞能量失衡，造成心肌收縮乏力。脂質過氧化物還可協(xié)同多種炎性遞質、血管活性物質及激活后的酶等，導致血管內皮細胞膜泵功能發(fā)生障礙，促使Na+、Ca2+從細胞外流向細胞內、組織細胞水腫，導致微血管管腔狹窄，加重微循環(huán)障礙。氧自由基可以破壞線粒體膜，線粒體受損導致ATP合成減少，能量生成不足，最終影響細胞正常的功能。另外，氧自由基還引起溶酶體腫脹，釋放溶酶體酶，溶酶體酶進入血液循環(huán)后，可收縮微血管、破壞血管平滑肌、消化基底膜并增加血管壁通透性，還可激活激肽系統(tǒng)、纖溶系統(tǒng)，并促進組胺等炎性遞質的釋放。因此，溶酶體酶大量釋放入血導致微循環(huán)障礙的加重，組織細胞進一步受損，嚴重者出現(xiàn)多器官功能衰竭。氧自由基還促進中性粒細胞粘附，引起血管和器官的進一步的損傷。

4 其他機制參與肝移植腸損傷的相關基礎研究

有多種機制參與肝移植過程中的腸損傷。相關研究發(fā)現(xiàn)，自體原位肝臟移植誘發(fā)的腸損傷可能與NF-κB激活誘導的細胞凋亡有關[28]。血紅素加氧酶-1(HO-1)表達的升高可導致大鼠肝移植模型中腸上皮細胞緊密連接功能的恢復，其可能通過抗炎和抗氧化應激發(fā)揮作用[29]。過度炎癥參與腸I/R損傷，泛素蛋白酶體通路已被證明在炎癥調節(jié)中起著重要作用。在腸I/R損傷的實驗模型中，抑制泛素活化酶可減弱NF-κB的激活，使腸組織炎癥損傷減輕[30]。本課題組前期研究則發(fā)現(xiàn)腸上皮細胞的程序性壞死也參與肝移植腸損傷過程[31]。

另外，肝移植模型基礎上，對肝臟進行缺血預處理，此方法能使腸黏膜超微結構改善，血清內毒素水平和細菌移位率輕度降低，糞便中分泌型免疫球蛋白含量增加，血清TNF-α水平降低，腸道菌群失調可有恢復[32]。有研究表明，肝移植術后早期接受富含谷氨酰胺腸內營養(yǎng)的大鼠，其體內的炎癥因子、內毒素、細菌移位率等參數(shù)均顯著降低，腸黏膜的通透性得以提高，腸黏膜損傷程度減輕[33]。采用大鼠自體原位肝移植模型，通過電針預處理也可抑制肝移植后腸道中p-JAK2、p-STAT1和p-STAT3的表達，改善腸組織損傷程度[34]。非致死缺氧預處理促進了缺氧誘導因子-1α(HIF-1α)的表達，而HIF-1α對I/R造成的腸黏膜細胞線粒體損傷具有保護性作用。JI等[35]報道，缺氧預處理可提升細胞耐缺氧能力，改善大鼠肝移植引起的小腸黏膜細胞缺氧，提高Ca2+-ATP酶活性，減少腸細胞凋亡和病理損傷。

右美托咪定(Dex)已被報道對急性腸損傷具有保護作用[36-37]。體內實驗以大鼠肝移植為模型的基礎上采用不同劑量的Dex加或不加α2-腎上腺素受體阻滯劑，體外實驗則對腸道隱窩上皮細胞IEC-6進行缺氧/復氧實驗，研究結果均顯示Dex可能通過激活Nrf2/HO-1抗氧化信號通路，減輕肝移植誘導的氧化應激反應和腸道損傷[36]。Dex也可通過抑制JAK/STAT信號通路活化，緩解肝移植誘發(fā)的腸損傷[37]。上述采用不同方法作用在不同靶點的研究，均可減輕肝移植過程中腸道組織損傷，從而有效阻止炎性遞質等進入門靜系統(tǒng)，減少其對循環(huán)系統(tǒng)的打擊，提高移植物的存活能力。

綜上所述，腸道淤血再灌注過程中產生大量炎性遞質，這些遞質都直接或間接影響心臟功能及外周血管舒縮功能，是肝臟移植手術中血流動力學波動的重要原因之一。未來研究中應該更深入地了解炎性遞質在肝臟移植中對全身血流動力學的影響。

利益沖突聲明：所有作者聲明不存在利益沖突。

ConflictsofInterest： All authors disclose no relevant conflicts of interest.

作者貢獻：王金山參與了研究設計；王金山、劉文娜、王永旺參與了論文的寫作和修改。所有作者均閱讀并同意發(fā)表該論文。

Contributions： The study was designed byWANGJinshan. The manuscript was drafted and revised byWANGJinshan,LIUWenna, andWANGYongwang. All the authors have read the last version of the paper and consented submission.