張世斌

缺血再灌注損傷(ischemia-reperfusion injury, IRI)在1996 年首次被Jennings 等人提出, 是指機體組織、器官在缺血一段時間后, 再次恢復血流狀態(tài)但原來的功能沒有恢復, 組織、器官的功能障礙和結構損傷反而加重, 發(fā)生不可逆損傷的現(xiàn)象。肝臟缺血再灌注損傷(hepatic ischemia reperfusion in-jury, HIRI)是指肝臟組織缺血一段時間后血流能重新恢復, 但肝臟結構和功能損傷卻更加嚴重的現(xiàn)象, 臨床上常見于失血性休克、肝臟嚴重創(chuàng)傷手術、肝臟腫瘤切除術、肝臟移植等情況。保護生物膜和改善微循環(huán)、清除氧自由基、減輕炎癥反應是HIRI 選取藥物的主要原則?；钛觥⑶宄踝杂苫?、減輕炎癥反應的中藥, 對HIRI 具有一定的保護作用。本文對近年來有關中藥黨參及黃芪改善HIRI 機制的研究進行綜述。

1 HIRI 的機制

HIRI 能降低肝臟代謝功能、肝臟解毒功能, 導致肝臟微循環(huán)出現(xiàn)障礙, 嚴重者還會引起肝功能衰竭, 直接影響疾病預后、手術成功率以及患者存活率。一般應用肝部分切除手術治療肝臟良惡性腫瘤、肝內膽管結石、肝外傷等疾病, 肝移植是肝病終末期唯一有效的治療方式。但HIRI 是肝切除術及肝移植的主要制約因素之一, 其病理生理過程復雜, 如何有效改善HIRI將有助于降低手術對肝功能的影響［1］。HIRI 是肝臟外科手術的常見現(xiàn)象, 而氧自由基過多、炎癥因子以及細胞凋亡等是引起損傷的重要機制, 進一步研究其機制, 對研究肝臟疾病有重要的臨床意義。HIRI 的機制如下。

1. 1 氧自由基的損傷作用 在正常的生理環(huán)境下, 機體處在一個動態(tài)平衡的狀態(tài), 機體內不斷產生氧自由基, 又將氧自由基不斷清除, 使機體能保持正常的生理狀態(tài)。一旦機體處于受損狀態(tài), 氧自由基不能被及時清除, 組織器官內的氧自由基不斷增加, 會對組織器官造成損傷。當肝臟缺血再灌注時, 氧自由基會不斷增加, 而氧自由基能改變細胞膜的流動性和通透性, 產生多種脂質過氧化物, 直接損害肝細胞；肝細胞缺血缺氧使腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)大量分解, 分解產物次黃嘌呤在肝臟中大量堆積, 大量Ca2+進入線粒體, 致使線粒體功能受損, 氧自由基大量生成, 打破氧自由基動態(tài)平衡, 對肝細胞造成損傷；氧自由基能破壞溶酶體、線粒體及微粒體等多種細胞器結構膜, 損傷肝細胞。

1. 2 鈣超載的損傷作用 ①過量Ca2+能破壞微循環(huán)：肝臟內皮細胞的鈣超載能導致肝內微循環(huán)阻抗增大,造成再灌注微循環(huán)血液流量降低, 出現(xiàn)鈣超載現(xiàn)象, 使肝臟微循環(huán)出現(xiàn)障礙；②肝細胞內高濃度Ca2+和ATP的變化能影響線粒體內膜的靜息電位, 大量的Ca2+進入線粒體, 形成磷酸鈣沉積, 出現(xiàn)鈣超載現(xiàn)象, 大量減少ATP 合成, 導致肝細胞線粒體功能障礙；③胞漿內高濃度的Ca2+能激活磷脂酶C 和磷脂酶A 等多種鈣依賴性降解酶, Ca2+能加速水解膜磷脂, 破壞細胞膜雙分子層結構, 進而對肝細胞膜造成損傷；④Caspases-3是凋亡的執(zhí)行者, Caspases-3 的激活依賴于胞質內Ca2+的參與, 鈣超載致使大量Caspases-3 激活, 促進肝細胞凋亡。

1. 3 Kupffer 細胞激活及中性粒細胞聚集造成的損傷作用 Kupffer 細胞是位于肝血竇內的巨噬細胞。在肝臟缺血再灌注時, 大量激活的Kupffer 細胞引起吞噬功能增強和中性粒細胞聚集, 并產生大量氧自由基, 產生大量毒性介質, 在HIRI 中發(fā)揮重要作用。而Kupffer細胞活化抑制劑能明顯減輕HIRI 的癥狀, 保護肝臟,表明Kupffer 細胞對HIRI 有損傷作用。

1. 4 細胞因子的損傷作用 腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、細胞間粘附分子-1(ICAM-1)、白細胞介素(IL)-1、IL-6、IL-10、血小板活化因子等細胞因子,通過多種途徑形成協(xié)同作用, 對肝細胞造成損傷, 參與HIRI 的過程。

1. 5 核因子-κB(NF-κB)的損傷作用 NF-κB 是一種在B 淋巴細胞中發(fā)現(xiàn)的核蛋白因子。在肝臟缺血再灌注的過程中, NF-κB 能被細菌和病毒激活, 與免疫球蛋白的Kappa 輕鏈基因的κB 序列進行特異性結合, 過量表達和激活的NF-κB 能引起各種疾病的發(fā)生。NF-κB能通過調控許多炎癥介質和細胞因子的基因轉錄, 在機體的免疫應答、炎癥反應及細胞生長等方面發(fā)揮重要作用, 對HIRI 發(fā)揮重要作用。

1. 6 游離Fe3+的損傷作用 在肝臟缺血缺氧狀態(tài)下,組織中的ATP 含量不斷下降, 線粒體內產生大量可螯合狀態(tài)鐵, 導致機體內由血紅蛋白、脫鐵鐵蛋白、運鐵蛋白等形成的Fe3+系統(tǒng)瓦解, 釋放大量Fe3+, 對肝臟造成損傷作用。

1. 7 Bcl-2 基因的作用 Bcl-2 基因是最早被發(fā)現(xiàn)與細胞凋亡有著密切聯(lián)系的基因之一, 是一種編碼多功能蛋白的基因, 能與肝細胞生長因子受體結合形成復合物, 能對肝細胞起到抗凋亡作用, 是HIRI 中最重要的抗細胞凋亡基因。

對于HIRI 的防護, 通常使用缺血預處理和藥物預處理。缺血預處理是在即將長時間的缺血情況之前,連續(xù)多次短時間的缺血, 調動內源性抗損機制, 使肝臟能適應更長時間的缺血情況。藥物預處理是利用某些活血的藥物直接或間接作用肝臟, 減少肝臟受損。

2 黨參和黃芪對HIRI 的作用機制

2. 1 抑制氧自由基, 抗氧化作用 IRI 過程中, 由于肝臟缺血缺氧引起氧化應激發(fā)應, 導致大量氧氣進入肝臟, 產生過量的氧自由基, 對肝臟造成損傷。中藥黃芪和黨參可以清除肝臟內羥自由基(OH-)和超氧陰離子自由基(O2-)［2,3］, 抑制氧自由基, 具有抗氧化作用。何敏等［4］的研究中, 利用小鼠建立D-半乳糖致衰老模型,研究黨參水煎劑對脾臟細胞的作用, 結果顯示黨參可以提高小鼠脾臟細胞抗氧化物酶的活性, 降低自由基,起到抗氧化和延緩衰老的作用。李思維等［5］的研究中, 利用體外細胞試驗和對α-葡萄糖苷酶及淀粉酶的抑制作用, 研究黨參對ABTS、DPPH、羥自由基及超氧陰離子自由基的清除效果, 結果顯示黨參具有良好的抗氧化效果和降糖活性。王紅芹等［6］研究中, 利用5 代臍靜脈內皮細胞, 觀察黃芪多糖對IRI 的影響,結果顯示, IRI 臍靜脈內皮細胞活性氧自由基(ROS)、丙二醛(MDA)含量、乳酸脫氫酶(LDH)漏出率均顯著升高, 線粒體膜電位、細胞活性下降, 臍靜脈內皮細胞ROS、MDA 含量、LDH 漏出率降低。黃芪多糖能通過抑制自由基、脂質過氧化產物的生成, 減少氧化應激從而保護損傷的內皮細胞, 減少內皮細胞氧化應激作用。苗雨丹等［7］研究中, 利用小鼠建立D-gal 誘導致衰老模型, 以黃芪多糖對小鼠灌胃, 經過6 周實驗后, 對谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、谷胱甘肽還原酶(GR)、過氧化物酶(POD)、脂褐素(LPF)含量變化進行檢測,結果發(fā)現(xiàn)黃芪多糖能夠明顯提高D-gal 致衰老小鼠心、腎組織GSH-Px、GR、POD 活性, 而降低LPF 含量。黃芪多糖能提高衰老小鼠機體抗氧化能力和清除氧自由基, 起到延緩衰老作用。張國欣等［8］研究中,將30 只SD 雄性大鼠隨機分為三組, 取大鼠肝臟, 檢測肝臟組織勻漿中超氧化物歧化酶(SOD)活性和MDA含量, 檢測炎癥因子IL-1β、TNF-α、IL-10 水平,免疫組化法檢測肝臟組織血紅素加氧酶-1(HO-1)的表達水平, 結果顯示黃芪多糖組血清丙氨酸氨基轉移酶(ALT)、天門冬氨酸氨基轉移酶(AST)、LDH 含量明顯升高, 黃芪多糖組肝組織SOD 活性顯著下降, MDA 含量顯著上升, 黃芪多糖改善大鼠HIRI 的機制可能與上調HO-1 蛋白在肝臟組織中的表達, 有效抑制促炎因子、發(fā)揮抗氧自由基作用有關。徐玉彬等［9］研究中,建立肝臟缺血再灌注模型, 結果顯示, 黃芪甲苷干預組與HIRI 組相比, ALT 和AST 水平均明顯降低, 黃芪甲苷干預組的肝損傷比HIRI 組病理結果明顯改善, HIRI組大鼠肝臟出現(xiàn)了不同程度的損傷。

2. 2 抑制炎癥因子的釋放 中藥黃芪和黨參能有效抑制炎癥因子釋放, 如IL-18、SOD、MDA、TNF-α、IL-6、ALT 等炎癥因子, 有效改善肝臟缺血循環(huán)。黨參對HIRI 的肝臟損傷具有保護作用, 能提高機體抗氧化能力和抑制IL-18、TNF-α 等炎性因子的過度釋放,從而保護肝臟。崔龍海等［10］研究中, 采用Pringle 法建立大鼠HIRI 模型, 阻斷肝臟血流30 min, 恢復血流再灌注2 h, 檢測大鼠肝腎組織中IL-18、SOD、MDA表達水平, 結果顯示輪葉黨參總皂苷組能有效降低肝腎組織中IL-18、SOD、MDA 水平。徐玉彬［11］的研究中, 利用黃芪甲苷對實驗進行預處理, 結果顯示黃芪甲苷能降低實驗組中大鼠肝臟缺血再灌注后轉氨酶水平, 降低炎癥因子 TNF-α、IL-6 的表達水平, 從而減輕炎癥反應。翟東升［12］研究中, 利用Wistar 大鼠建立IRI 模型, 將肝臟模型缺血1.5 h 后再灌注4 h 后, 注射參芪扶正注射液組鼠的血清 IL-10 水平比對照組增高, 而血清中 TNF-α、ALT 水平明顯下降, 參芪扶正注射液可以通過提高 IL-10、抑制 TNF-α 改善HIRI的癥狀。張新玉等［13］的研究中, 研究黃芪甲苷對乙型病毒性肝炎大鼠免疫炎癥反應的抑制作用, 結果發(fā)現(xiàn)黃芪甲苷能夠顯著降低乙型病毒性肝炎大鼠內血清中乙肝表面抗原(HBsAg)、ALT、乙型肝炎病毒e 抗原(HBeAg)及AST 表達水平, 明顯降低IL-1β、IL-6 及TNF-α 水平, 減輕肝組織損傷, 增加腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)與IκB 蛋白表達, 顯著降低NF-κB 蛋白表達。黃芪甲苷可改善大鼠乙型病毒性肝炎的免疫炎癥反應, 其作用機制可能與調控AMPK/NF-κB 信號通路有關, 保護其肝臟功能。

2. 3 抑制肝細胞凋亡 細胞凋亡是指機體內細胞在生理狀態(tài)下或者病理狀態(tài)下均能凋亡的一種普遍現(xiàn)象。細胞凋亡對胚胎發(fā)育及形態(tài)發(fā)生、組織內正常細胞群的穩(wěn)定性、機體的免疫反應、重大疾病或中毒時引起的細胞損傷、老化、腫瘤的發(fā)生進展均起著重要作用,可能存在潛在的治療意義, 至今仍是生物醫(yī)學研究的一個熱點話題。黃芪對于肝細胞的凋亡有抑制作用。黃芪能抑制Caspase-3、Caspase-8、Caspase-9 的表達水平, 從而抑制細胞凋亡。顧明等［14］研究中, 建立大鼠HIRI 模型, 檢測肝組織中Caspase-3、Caspase-8、Caspase-9 的表達水平, 以及對肝細胞凋亡率進行檢測,結果顯示黃芪甲苷組中ALT 和AST 的表達水平明顯低于對照組, 黃芪甲苷實驗預處理能減輕大鼠HIRI 癥狀, 其作用機制可能與其抑制Caspase-3、Caspase-8、Caspase-9 的表達水平, 從而抑制細胞凋亡有關。黨參能抑制肝細胞凋亡, 黨參多糖是黨參中的有效成分,對人肝癌HepG2 細胞的生長和運動都具有抑制作用,其機制與調節(jié)PI3K/AKT 信號通路有關, 從而抑制肝細胞凋亡。劉云鶴等［15］研究中, 采用體外培養(yǎng)人肝癌HepG2, 研究黨參多糖(CPP)對HepG2 細胞生長和運動能力的影響, 結果發(fā)現(xiàn)黨參多糖能促進體外培養(yǎng)HepG2 細胞凋亡, 抑制細胞增殖、遷移和侵襲能力,還能調節(jié)E-cadherin、N-cadherin、Vimentin 和PI3K/AKT 相關蛋白表達, 黨參多糖和740Y-P 聯(lián)用能有效逆轉740Y-P 對細胞增殖、凋亡、侵襲和遷移能力的調節(jié)作用。

2. 4 增強免疫功能, 保護肝臟 黃芪多糖是從豆科植物黃芪中提取出來的一種天然活性物質, 是免疫活性最強的一類物質, 具有免疫調節(jié)、抗病毒、抗應激、抗氧化等多種生物學作用［16］。武莎等［17］研究中, 黃芪多糖可通過調控T 淋巴細胞、B 淋巴細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞、紅細胞等一些免疫細胞的功能, 進而改善細胞亞群平衡、細胞因子和信號通路等方面來增強機體的細胞免疫和體液免疫, 為其抗腫瘤、抗炎、抗病毒以及在自身免疫性疾病領域中的應用提供研究基礎。

綜上所述, HIRI 能降低肝臟代謝功能、解毒功能,導致肝臟微循環(huán)出現(xiàn)障礙, 嚴重者還可導致肝功能衰竭, 直接影響疾病的預后、手術成功率和患者存活率,選擇有效的藥物對改善HIRI 有很大的幫助。中藥黨參和黃芪具有副作用小、毒性低、治療效果好等優(yōu)點, 且能抑制氧自由基, 減少脂質過氧化物產生, 抑制炎癥因子的釋放, 抑制肝細胞凋亡, 更好地保護肝臟機能, 通過多重機制減輕HIRI 癥狀。希望本文對中藥黃芪和黨參改善HIRI 的機制探討, 對臨床上改善HIRI 有參考意義。