肠缺血再灌注损伤的防治研究进展

第20卷　第4期2005年8月
内蒙古民族大学学报(自然科学版)
Journal of Inner Mongolia University for Nationalities
Vol.20　No.4
Aug.2005肠缺血再灌注损伤的防治研究进展Ξ
马玉山,罗　力
(内蒙古医学院第一附属医院普外科,内蒙古呼和浩特　010050)
摘　要:本文概述了肠缺血再灌注损伤的可能机理及其预防和治疗措施.
关键词:缺血再灌注损伤;肠
中图分类号:R656.7R364.1 文献标识码:A 文章编号:1671-0185(2005)04-0452-04
The Progress of Prevention and Therapy in
Ischemia R eperf usion Injury of Intestine
MA Yu-shan,L UO Li
(G eneral Surgery Affiliated Hospital of Inner Mongolia Medical College,Hohhot010050,China)
Abstract:This review was performed to summarize the possible mechanism and therapy in is2
chemia reperfusion injury of intestine.
K ey w ords:Ischemia reperfusion injury;Intestine
肠缺血再灌注损伤(ischemia reperfusion injury,简称I/R)是外科实践中常见的组织器官损伤之一,在严重感染、创伤、休克、心肺功能不全以及小肠移植的病理演变过程中起重要作用.近年来许多研究表明肠缺血再灌注损伤不仅可以引起消化道局部的组织损害,而且可以导致肠内细菌毒素移位到体循环,引起网状内皮系统发生系列反应,进而导致大量相关介质和细胞因子的释放,甚至发生多系统器官功能不全综合征,因此近年来越来越受到重视,其发生发展机理及防治措施的研究也成为外科领域的重点和难点课题之一.
肠缺血再灌注损伤的病理生理机制尚不清楚,人们先后提出过能量衰竭、氧自由基损伤、钙超载、白细胞黏附与内皮细胞损伤、介质病、细胞因子和细胞凋亡等一系列学说,并针对肠缺血再灌注损伤的可能机制,进行了相应的防治实验研究,并取得了一些进展.
1　抗能量缺乏疗法
组织缺血时,组织细胞内氧的供应减少或中断、细胞的有氧代谢受到抑制、A TP合成急剧下降,加之无氧代谢产生的有毒酸性产物大量累积,导致细胞内酶活性的改变以及维持跨膜离子梯度的能量缺乏,在严重缺血时可使细胞内环境紊乱,甚至细胞死亡,因此在缺血期为缺血组织提供足够的A TP可以阻止无氧代谢及细胞膜内外离子的平衡.史晓峰等〔1〕在大鼠小肠缺血再灌注损伤的实验研究中发现,经肠系膜上动脉间断灌注1、6-二磷酸果糖,可以改善细胞的能量代谢,为细胞提供能量,同时具有稳定细胞生物膜、减少脂质过氧化物和氧自由基生成而起到对肠缺血再灌注损伤的保护作用.除此之外,在缺氧期吸入氧气,也可以明显改善肠缺血再灌注后的组织损害.高压氧能够抑制肠缺血再灌注损伤过程中TNF-α的产生,并能抑制中性粒细胞在肺中的聚集,因而能够减轻肠缺血再灌注的损伤〔2〕.O’Donnel等〔3〕则发现在缺血时的肠腔内持续注入携氧的过氟碳的保护作用,他们在肠缺血再灌注的模型中观察到:在缺血60分
Ξ收稿日期:2004-12-16
作者简介:马玉山(1973-),男,内蒙古通辽市人,内蒙古医学院在读硕士研究生(2003级).
钟的肠腔中持续注入携氧的过氟碳可以保护肠粘膜结构和功能的完整,从而为肠系膜缺血性疾病的防治提供了方法.
2　抗氧自由基方法
80年代中期,Mc Cord 〔4〕提出了再灌注损伤的概念,自由基在组织缺血再灌注损伤中的作用得到重
视.研究表明肠缺血后,组织缺氧,细胞内大量的A TP 经腺苷转化为次黄嘌呤,并促使黄嘌呤脱氢酶向黄嘌呤氧化酶转化,组织再灌注后,氧输送和利用增加,次黄嘌呤在黄嘌呤氧化酶的作用下氧化成黄嘌呤,并产生过多的活性氧自由基,从而造成细胞组织的损伤.别嘌呤醇是一种黄嘌呤氧化酶的特异性抑制剂,能竞争性地抑制黄嘌呤氧化酶,以减少再灌注期氧自由基的产生.三磷酸腺苷不仅可以在缺血期为组织提供能量,而且可以在再灌注期抑制氧自由基的产生,并具有药理清楚、价格适当的特点,可以作为防治肠缺血
再灌注损伤的药物之一〔5〕.过氧化物歧化酶(SOD )是一种公认的氧自由基清除剂,可以转化为过氧化物和
过氧化氢,并在过氧化物酶的作用下生成水,因此过氧化物歧化酶和过氧化氢酶都可以减轻或防止肠缺血再灌注造成的组织损伤.大量的基础研究同时表明,丙酮酸、甘露醇、谷胱甘肽、银杏叶提取物、β-七叶皂甙钠、参附注射液、川芎嗪及参麦注射液、GSH -Px 、半胱氨酸、组氨酸都具有抗氧自由基的作用,在肠缺血再灌注损伤中具有保护肠黏膜的作用.
3　抗白细胞黏附疗法
在小肠缺血再灌注损伤中,白细胞可能是缺血再灌注损伤的中心环节,激活的白细胞黏附和聚集在缺
血组织中引起组织的损害〔6〕.以往研究发现,肠管缺血再灌注期间,中性粒细胞黏附于缺血组织中,再灌
注后则更趋严重,激活的中性粒细胞发生呼吸爆发,从而释放大量氧自由基与蛋白酶参与损伤血管内皮细胞,造成血管通透性增加,上皮细胞坏死脱落.如果缺血组织面积很大,白细胞将聚集到肺部导致心源性水肿,引起全身性损害.在白细胞黏附和聚集中,细胞间黏附分子(ICAM )起着重要的作用,它能调节缺血再
灌注时中性粒细胞的浸润〔7〕.吕艺等〔8〕在动物实验研究中提出,肠缺血再灌注时,肠血管内皮细胞ICAM
-1表达增加,由于介导的中性粒细胞在局部聚集活化可能是造成肠粘膜上皮细胞损伤和肠壁通透性增加的病理生理学基础.Ilhan H 等〔9〕通过大鼠小肠缺血再灌注损伤模型的研究,提出抗ICAM -1单克隆抗体可以明显改善肠缺血再灌注损伤大鼠小肠粘膜的组织病理损害,而起到保护肠道的作用,因此阻止白细胞的激活、趋化以及白细胞向内皮细胞的黏附可以减轻缺血再灌注组织的损伤.以往的研究发现,应用白
细胞趋化物PAF 拮抗剂WE2170、抗CD11-CD18单克隆抗体、非甾体消炎镇痛剂双氯灭痛、
γ-羟基丁酸、休克蛋白73及外源性一氧化氮可以特异性抑制白细胞的激活、趋化及与内皮细胞的黏附作用.同时近
年随着中药分析提纯工艺的进展,越来越多的中药品种逐渐为人们所认识.胡刚等〔10〕提出了参附注射液
可以通过减少ICAM -1的表达而起到减轻再灌注期间肠粘膜损伤,保护其组织结构、维护肠粘膜屏障功能的作用.随着对血管内皮素-1的研究发现,血管内皮素-1是肠缺血再灌注损伤的重要因素,而在鼠小
肠缺血再灌注损伤中的应用F K506和环孢菌素A 能够抑制血管内皮素-1的生成〔11〕,从而对肠缺血再
灌注造成的损伤有保护作用.近年来,对核转录因子NF -κB 的发现和深入研究,认识到NF -κB 也是肠缺血再灌注损伤的重要因素,NF -κB 是一种普遍存在的诱导型核转录因子,静息状态下,NF -κB 多以
P50和P65二聚体与其抑制蛋白I -κB 相结合而存在胞浆,呈无活性状态〔12〕.外源性刺激如脂多糖
(L PS )、缺血再灌注、TNF -α等通过一系列信号转导引起I -κB 降解,导致NF -κB -I κB 复合体解体,NF -κB 得到活化,借助于被暴露出来的核定位信号(NL S )进入细胞核,在核内与靶基因的特异序列结合并
启动转录发挥其调控作用〔12〕.NF -κB 活化后能调控一系列基因的表达,具有这些启动子/增强子的基因
有IL -6、TNF -α、iNOS 、ICAM -1等〔13〕.而这些物质都能直接或间接地参与缺血再灌注损伤.Hassoun
等〔14〕发现缺血再灌注后NF -κB 的活性显著性升高,iNOS 表达与肠粘膜损伤有明显关联.Z ou 等〔15〕也发现缺血再灌注通过NF -κB 依赖性机制诱导ICAM -1表达,可直接引起血管内皮细胞和肠上皮细胞的损
伤,而抑制NF -κB 的活化可减轻肠粘膜的损伤程度.杨银辉等〔16〕在实验中发现,应用外源性碱性成纤维
细胞生长因子(bF GF )不仅能够促进和加速体表创面的修复,而且也可明显减轻和改善内脏缺血后的损伤程度,表明生长因子在促进缺血性内脏损伤的修复中起重要作用,有助于消化功能的早期恢复.
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4　提高机体免疫疗法
肠缺血再灌注后,由于肠粘膜屏障功能的破坏,使肠壁通透性增加,肠道内细菌和毒素大量进入肠系膜血管,通过门脉进入血液循环而到达体内脏器.研究表明,当细胞受到内毒素(L PS)刺激时,并不能造成组织损伤,而是通过激活磷脂酶A2(PLA2)起作用,PLA2是一种普遍存在的细胞膜酶,在炎症过程中PLA2可激活免疫功能细胞产生大量的TNF-α、TXA2、PAF、IL-1、TX B2、P GF、内皮素及超氧化阴离子等致损细胞因子和炎症介质,使组织细胞受损.在正常情况下,小肠TNF-α和IL-6mRNA仅有少量表达,但肠缺血后表达明显增高〔17〕,除此之外,PLA2还通过其作用于脂质双层影响膜结合酶及离子泵产生致损作用,反过来促进组织缺血和肠屏障的损伤并加重内毒素肠外的转运,从而形成正反馈的恶性循环,应用磷脂酶A2阻断剂阻断PLA2活性可以显著减少中性粒细胞坏死的发生.姜小国等〔18〕在研究中发现,卡巴胆碱可明显抑制促炎因子TNF-α释放,从而减轻其炎症反应,而起到对肠缺血再灌注的保护作用,提出了迷走神经递质乙酰胆碱(Ach)具有明显的抗炎作用,在体外可降低巨噬细胞对内毒素的免疫活性,抑制TNF转录后的蛋白质的合成.他们在实验中同时提出了IL-10作为一种明显的抗炎作用的细胞因子,在肠道遭受缺血再灌注损伤时释放明显增加.甘戈等发现二氢吡啶类钙通道阻滞剂MN9202可通过减轻线粒体内钙的反常而对血管内皮细胞有保护作用.另外,国内外学者发现,生长激素胰岛素样因子甘氨酸及NO供体F K409也可以抑制全身炎症反应和细胞因子的产生,而增加创伤动物的生存率.
5　抗上皮细胞凋亡
胃肠道粘膜大量的细胞更替依赖于有限空间的细胞增殖和定向的细胞流动来完成,细胞增殖必须有等量的细胞丢失来维持组织器官的稳定,肠上皮丢失的机制是上皮细胞从小肠绒毛顶部及结肠隐窝表面脱落,这些脱落的肠上皮细胞表现出凋亡细胞的形态学特征〔19〕.新近研究证实,肠上皮细胞异常凋亡是缺血再灌注期间肠粘膜损伤的主要机制〔20〕.孟庆涛等〔21〕通过对肠缺血再灌注时肠上皮细胞凋亡数目,凋亡相关基因Caspase-3、Bcl-2表达、TNF-α水平和病理形态学改变的研究,提示肠缺血再灌注期间,高水平的TNF-α上调Fas表达,通过Fas/Fas-L活化Caspase-3或/和通过下调Bcl-2表达而降低其抑制Caspase-3激活效应,可能是肠上皮细胞凋亡发生的主要途径,同时提示参附注射液可能通过抑制TNF -α的表达、同时上调凋亡相关TNF-α的表达,进而使Caspase-3的表达下调,最终抑制缺血再灌注期间肠粘膜上皮的凋亡,从而减轻肠缺血再灌注损伤.方天翎等〔22〕通过动物实验提出了谷氨酰胺可减少缺血再灌注早期小肠粘膜细胞的凋亡,细胞内总GSH、还原型GSH和Bcl-2表达参与其抗氧化抗凋亡机制.
6　缺血预处理
1986年,Murry等提出了预处理(Preconditioning,PC)这一概念,他们在动物实验中发现,心脏经历多次短暂缺血后紧接一个较长时程的心肌缺血,不仅没有“累积性损伤”,而且心肌对随后较长时间缺血产生更大的耐受力,这一现象称为缺血预处理的保护作用.近年来,经过大量研究发现缺血预处理能够对大鼠小肠缺血再灌注损伤起保护作用.周水生等〔23〕通过动物实验发现,亚低温复合预处理可以抑制小肠因缺血再灌注所致的肠组织脂质过氧化反应,提高小肠的抗氧化能力,减轻氧自由基所致的损害,维护细胞的正常能量代谢及细胞器形态和功能完整性.Hotter〔24〕等学者在整体大鼠小肠原位灌流缺血再灌注和缺血预处理模型中研究发现,肠缺血再灌注后灌注液中LDH活性升高;肠缺血预处理降低了,肠缺血再灌注中LDH释放,减轻了小肠的损伤;NO供体可以模拟小肠缺血预处理对缺血再灌注损伤的上述保护作用.杨栓平等〔25〕在大鼠小肠原位灌流缺血预处理模型中研究发现,缺血预处理后原位灌流液中降钙素相关基因肽(CGRP)有显著的提高;CGRP参与了肠缺血预处理的保护作用,可能是由于CGRP肽能神经广泛地分布于胃肠道微血管周围,缺血预处理时CGRP增加,导致小肠微血管扩张,改善小肠血液灌流,使小肠免受缺血再灌注的缺血缺氧损伤.Sola等〔26〕在大鼠小肠缺血预处理模型中研究发现,与缺血再灌注组相比,其黄嘌呤脱氢酶(XD)向黄嘌呤氧化酶的转化率降低,XD的作用底物黄嘌呤和终产物尿酸的水平降低,肠组织的脂质过氧化物含量和还原型谷胱甘肽含量降低,提示缺血预处理能减轻小肠组织的氧化损伤程度.
7　展望
肠缺血再灌注损伤的防治研究目前还处于动物实验阶段,离临床应用尚有一段距离,随着对肠缺血再灌注病理生理机制的深入了解,其预防和治疗措施也将趋于完善.
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