1960年，Jennings首先提出缺血再灌注损伤的概念，即缺血器官、组织重新获得血液供应,不仅不能使组织、器官功能恢复,反而加重了功能代谢障碍及结构破坏,这种现象称之为缺血再灌注损伤。肝脏缺血再灌注损伤多发生于休克及需要阻断肝蒂血流的肝脏外科手术中,是影响肝移植、肝脏叶段切除术后肝功能的一个多因素过程。其病理生理过程复杂,迄今尚无明确认识,故对其发生机制的研究已成为医学界关注的热点。笔者结合近年来国内外相关文献，就肝脏缺血再灌注损伤机理的研究进展作以综述。

　　肝脏缺血再灌注损伤过程按时间可分为缺血期和再灌注期。

　　1、缺血期

　　1、1代谢性酸中毒

　　肝脏缺血时,因无氧酵解的发生和肝细胞内ATP 迅速耗尽,同时可导致乳酸、酮体等的堆积以及线粒体氧化磷酸化功能低下,引发代谢性酸中毒,导致pH值降低,但pH 值下降抑制了磷脂酶、蛋白水解酶等pH依赖性酶类活性,减少其对细胞的损伤,从而能保护肝细胞和其它细胞免于坏死。再灌注后,迅速纠正缺血组织的酸中毒,反而会促进细胞的死亡,加重缺血再灌注损伤,这种现象称为pH反常[1] 。这可能与再灌注后代谢性酸中毒纠正时,增强了pH 依赖性酶类活性密切相关。

　　1、2线粒体损伤

　　线粒体是细胞氧化磷酸化反应的主要部位,缺血缺氧使ATP含量减少,Ca2 +进入线粒体增多,使线粒体功能受损,细胞色素氧化酶系统功能失调,以致进入细胞内的O2经单电子还原而形成的氧自由基增多。再灌注时,损伤的线粒体电子传递链可能是氧自由基的重要来源。

　　1、3钙超载

　　正常生理条件下,细胞内外Ca2 + 浓度存在着较大的梯度,细胞内低的Ca2 +浓度是维持细胞正常生理机能的前提,各种原因引起的细胞内钙含量异常增多并导致细胞结构受损和功能代谢障碍的现象称为钙超载。缺氧使ATP含量下降,导致肝细胞内外Ca2 + 重新分布,即Ca2 + 内流。钙超载引起肝损伤的机理有以下几个方面,细胞内高浓度Ca2 +可促使黄嘌呤脱氢酶向黄嘌呤氧化酶转化,从而为氧自由基的产生提供了催化剂。Kupffer 细胞的钙超载是其被激活的根本原因,激活的Kupffer细胞可通过释放大量毒性介质而参与或介导肝脏损伤。此外内皮细胞的钙超载可导致肝内微循环阻抗增大,使再灌注微循环血液流量降低。

　　2、再灌注期

　　2、1氧自由基

　　氧自由基是一种由O2诱发的在外层电子轨道上含有单个未配对电子的化学物质,其具有高度不稳定性,包括超氧化物自由基、过氧化氢、氢氧根,主要来源于细胞质黄嘌呤氧化酶、Kupffer细胞、黏附的中性粒胞。在机体内,氧自由基可对蛋白质、脂肪及核酸等几乎所有生物活性物质均具有损伤作用。氧自由基在缺血再灌注损伤中起重要作用。缺血期组织细胞含氧量减少,作为电子受体的氧含量不足,再灌注后恢复组织氧供应,使氧自由基在短时间内爆发性增多。再灌注时主要通过黄嘌呤氧化酶系统、吞噬细胞系统、线粒体呼吸链[5
]等途径激发产生大量氧自由基。氧自由基直接损伤肝细胞膜,导致细胞的破坏释放细胞内容物,从而进一步增加炎症过程中氧自由基的产生,同时氧自由基损伤内皮细胞,因而能引起微循环完整性的丧失和血流的减少。

　　2、2中性粒细胞

　　中性粒细胞在肝脏缺血再灌注损伤的早期聚集到肝脏微循环系统中被活化,加重再灌注损伤。中性粒细胞的聚集外侵需要肝窦内皮细胞和中性粒细胞之间的相互作用,通过中性粒细胞和内皮细胞表面黏附分子的上调使得两者的结合更加紧密,从而使中性粒细胞进一步越过内皮细胞,转入肝脏实质,产生炎症反应。有研究认为,肝窦是中性粒细胞外侵的主要地方,一旦外侵入肝实质,中性粒细胞通过淋巴细胞相关抗原与肝细胞上的细胞间黏附分子结合发生作用,引起长时间的蛋白酶的释放和氧化应激,造成肝脏的损伤。再灌注时,渗出到组织中的中性粒细胞在NADPH 氧化酶作用下产生大量氧自由基,释放多种蛋白水解酶,损伤肝细胞及细胞外基质。

　　2、3Kupffer 细胞

　　Kupffer 细胞是位于肝血窦内的巨噬细胞,肝脏缺血再灌注后Kupffer细胞可被激活,该细胞被激活后产生大量炎症介质,如细胞因子、氧自由基、蛋白酶、血小板活化因子、血栓素等,这些介质在介导肝脏再灌注损伤中起重要作用。 Kupffer细胞激活后释放的氧自由基和细胞因子,增强肝窦内皮细胞黏附分子的表达,它们可促进白细胞、血小板与肝窦内皮细胞的黏附,从而加重内皮细胞的损伤与肝微循环紊乱。此外,激活Kupffer 细胞伪足极化,向肝窦腔内凸出,与肝窦内皮细胞密切接触并阻碍激活的中性粒细胞的流动,Kupffer细胞还能释放蛋白酶破坏Disse间隙内托附肝窦内皮细胞的糖蛋白,使肝窦内皮细胞失去托附而流入肝窦内,这些进一步加重了微循环障碍,有研究表明应用Kupffer细胞活化抑制剂可明显减轻肝缺血再灌注损伤。

　　2、4细胞因子

　　多种细胞因子参与了肝脏缺血再灌注损伤的病理生理过程,例如TNF-α、PAF (血小板激活因子) 、IL-1 、IL-10 等。这些细胞因子可以通过自分泌、旁分泌以及体液途径在肝内彼此间形成网络、协同作用,进而引起肝损伤。TNF-α可激活T、B淋巴细胞并增强它们的细胞毒性作用,又可诱导和上调细胞间细胞黏附分子和血管细胞黏附分子,从而促进白细胞与血管内皮细胞的黏附。TNF-α还可加强内皮细胞MHCI类抗原的表达,促使血管内皮细胞产生PAF、IL-1 等炎性介质,并激活白细胞,促进血栓形成。此外, TNF-α可间接损害线粒体并可激发Kupffer细胞产生过氧化物残基,诱导巨噬细胞释放IL-1 、IL-6 、IL-8 等细胞因子,加重再灌注后移植肝损害[10] 。肠源性内毒素可激活Kupffer细胞释放大量的TNF ,后者能显著地增加肝窦内皮细胞表面黏附分子的表达,促进血液中白细胞与肝窦内皮细胞间的黏附。IL-1 可诱导IL-8的合成并增加细胞黏附分子选择素、整合素的表达,这些均增强中性粒细胞与内皮细胞的黏附,进一步导致合成更多的细胞因子;同时IL-1可诱导Kupffer细胞产生TNF-α并且上调中性粒细胞释放氧自由基的能力。PAF 是来源于肝窦内皮细胞及激活的Kupffer 细胞的另一重要的细胞因子,PAF 可激活黏附于肝窦内皮细胞上的中性粒细胞产生大量的氧自由基。PAF 可能因Kupffer 细胞与氧自由基的相互作用而产生,用氯化钆灭活Kupffer细胞或别嘌呤醇抑制氧自由基的生成均可减少PAF 的产生[11 ] 。IL-10 是一种抗炎细胞因子,它可以通过抑制NF-κB的活性减轻炎症反应。研究发现IL-10 能抑制TNF-α及细胞黏附分子的表达,从而减轻肝脏缺血再灌注损伤导致的微循环障碍。

　　2、5核因子B(nuclear factor-κB , NF-κB)

　　研究发现, NF-κB在肝热缺血和冷缺血再灌注损伤炎性反应中均起重要作用。Xu 等[12 ]在通过鼠肝热缺血再灌注模型研究发现，再灌注1h内NF-κB被激活,持续升高2h ,4h 后开始下降,并且NF-κB抑制因子IB 明显下降,同时肿瘤坏死因子mRNA 和细胞间黏附分子1 mRNA水平显著增加,说明NF-κB 在缺血再灌注中促进炎性反应基因的表达。Gu等[13 ]在原位肝移植模型中发现，NF-κB活性的增加对延时冷保存的移植肝是有害的,较早抑制NF-κB的激活可能保护移植肝的早期损伤。Takahashi 等观察到,冷缺血再灌注后NF-κB的DNA结合活性有两个峰值,分别在再灌注后1～3h 与12h，早期NF-κB的激活和肝缺血再灌注的急性期损伤高度相关。Suetsugu 等[15 ]运用转基因大鼠,使其过表达IκB超抑制因子,明显减轻缺血再灌注损伤及减少肝脏诱生性一氧化氮合酶及亚硝酸激酶表达,并认为可能和肝Kupffer 细胞激活减少有关。这些研究表明,NF-κB在肝缺血再灌注损伤中有极其重要作用,尤其在再灌注早期可以促进炎性反应、加重肝缺血再灌注损伤。

　　2、6一氧化氮(NO) 和内皮素

　　再灌注时NO 和ET 水平的失衡是肝脏再灌注损伤的一个重要因素。NO是由血管内皮细胞、巨噬细胞、中性粒细胞等多种细胞分泌的介质,它舒张血管能直接影响机体特异和非特异性免疫,尤其在器官移植缺血再灌注损伤中,引起具有调节血管张力、调节微循环、抑制血小板聚集,抑制白细胞的黏附的作用。ET 是一种来源于内皮细胞并具有广泛生物学活性的多肽类物质,它可以通过激活磷脂酶及细胞膜离子通道从而收缩血管,血管收缩效应对ET具有剂量依赖性,在肝脏缺血再灌注过程中,肝窦内皮细胞合成及分泌ET 的能力明显增强。这可能是因为一方面缺氧及胞浆内Ca2 + 浓度升高可促使内皮细胞产生ET,另一方面在再灌注短期内,由门静脉进入肝脏内的肠源性内毒性也可刺激内皮细胞产生ET。研究发现,肝脏再灌注时期ET 浓度显著增高而NO浓度则明显降低,二者浓度失衡是肝脏缺血再灌注损伤微循环障碍的一个重要原因[18 ] 。

　　2、7气体信号分子硫化氢 (H2S)

　　近年来,随着对机体内源性气体信号分子研究的深入,发现内源性硫化氢气体是一种新型气体信号分子。其可以独立或与其他信号分子协同,在机体生理及病理生理功能的调节中发挥着重要作用[19 ] 。H2S作为气体小分子可以自由通过细胞膜,作用不依赖于相应的质膜受体;可在胱硫醚γ裂解酶和胱硫醚β合成酶催化下内源性产生,受体内代谢途径的调控[20] ; 在生理浓度下具有开放KATP通道,抑制Ca2 + 内流, 氧化还原等明确特定的功能;其细胞学效应可以依赖或不依赖第二信使cAMP介导,具有特定的细胞和分子作用的靶点。张伟等[23 ]对大鼠缺血再灌注损伤模型的研究表明，在肝缺血- 再灌注过程中, H IR I激活细胞内的CSE,促进气体信号释放,导致内源性H2 S含量增加,H2 S含量增加是机体的一种自我保护机制。这种保护机制与H2 S抑制了凋亡信号转导和脂质过氧化有关。在肝缺血-再灌注过程中NaHS作为预适应药物具有减轻肝功能损伤,减少肝细胞凋亡的作用。

　　2、8热休克蛋白

　　热休克蛋白( heat shockprotein ,HSP) 是细胞在一些应激条件,如热休克、葡萄糖饥饿或受到病原菌感染时有高效表达的一族蛋白。HSP可识别暴露于变性蛋白表面的疏水性区域,协助它们进行重新折叠,或者将无法恢复的蛋白质转移给蛋白质降解系统,使之降解,从而可避免细胞进一步受到伤害,因此HSP对细胞具有保护作用。除此以外,在受到感染和发生自身免疫性疾病时,HSP 可作为一种重要的抗原被免疫系统识别。肝缺血早期即有HSP mRNA的表达,再灌注后表达更强;随着缺血时间的延长、损伤加重而表达增强、增多,随损伤的修复而逐渐消退,但如果时间过长、损伤过于严重,表达反而可以不高,并迅速消失。有实验发现,引起体内HSP
的增高,能产生对肝脏缺血再灌注损伤的保护作用[24 ] 。在体外对大鼠肝左叶血管结扎后造成肝缺血再灌注模型,缺血肝细胞可上调HSP70表达基因,从而在蛋白和mRNA 水平均有显著性升高。Kuboki 等[25 ] 用亚砷酸纳诱Male 大鼠,结果表明细胞内的HSP70直接保护肝脏缺血再灌注损伤,而细胞外的HSP70 肝脏保护作用不明显。

　　2、9细胞凋亡

　　近年来大量的研究资料表明,在肝脏遭受缺血-再灌注打击的条件下,组织受损不仅来自缺血-再灌注的直接作用,同时凋亡机制[26]的启动与放大后造成的组织坏死同样也参与了肝组织的损伤过程。细胞凋亡是肝缺血-再灌注损伤后细胞死亡的重要方式,HIRI后细胞凋亡的发生与缺血的严重程度、再灌注时间的长短有关。Kohli 等建立常温大鼠肝缺血-再灌注损伤模型后,发现肝窦状内皮细胞和肝细胞的死亡方式是以细胞凋亡的方式存在;宋少伟等研究肝脏热缺血-再灌注损伤时,观察到未发生缺血的肝脏在再灌注后也出现细胞凋亡现象,从而推断肝脏发生凋亡后,可诱导相应的凋亡分子和凋亡诱导分子释放,导致正常的肝细胞发生死亡。此外,Kuo等[29] 用DNA 片段原位标记技术观察了35例临床同种异体肝移植术后患者的肝活检标本的凋亡情况,证实凋亡的细胞量的增加和再灌注损伤的程度相关,而且凋亡的程度与缺血-再灌注损伤的生化和病理学参数平行,呈正相关。Kohli等[30]研究表明,再灌注时约50％～70 ％肝窦内皮细胞和40 ％～60 ％肝细胞出现凋亡,缺血再灌注后肝窦内皮细胞较肝细胞出现凋亡的形态学改变早,缺血60 min 再灌注1 h 时22％肝窦内皮细胞TUNEL 染色阳性,2％肝细胞染色阳性。经过长时间缺血,大部分肝窦内皮细胞和肝细胞染色阳性，随着再灌注时间延长,染色阳性细胞增多,肝窦内皮细胞和肝细胞凋亡可经DNA梯形电泳和电镜证实。以上说明内皮细胞和肝细胞相继凋亡是肝脏缺血再灌注损伤的重要方面。

　　肝脏缺血再灌注损伤是一种复杂的多因素病理生理过程,具体作用机制目前尚不完全清楚。深入研究其发生机理,有助于找到有效可靠的干预手段，减少肝脏缺血再灌注损伤的发生,为肝脏外科手术提供安全保障。