Kupffer细胞与肝缺血再灌注损伤

郝建红，席宏杰

哈尔滨医科大学附属二院麻醉科，黑龙江哈尔滨150086

肝脏缺血再灌注损伤是一个复杂的病理生理过程，主要由自由基形成、钙超载、线粒体功能障碍、白细胞黏附等因素构成。现研究证明肝脏缺血再灌注损伤主要经过两个过程:早期时相发生在再灌注后6 h内，主要是 Kupffer细胞释放多种炎症因子，如 IL-1β、TNF-α等，激活肝窦内皮细胞及肝实质细胞使其产生ROS及表达黏附分子VCAM-1、ICAM-1;晚期时相则是细胞因子和趋化因子引起白细胞在肝组织的浸润，引起肝损伤。Kupffer在肝脏缺血再灌注损伤的启动中起重要作用，膜识别受体，尤其是脂多糖通过Toll样受体4激活Kupffer细胞，激活的Kupffer细胞通过NF-κB通路产生多种炎症因子，引起肝组织的损伤。现就Kupffer在肝脏缺血再灌注损伤中的作用机制及对其治疗靶点研究进展作一综述。

1 Kupffer细胞在肝脏缺血再灌注损伤中作用

Kupffer细胞作为肝脏固有巨噬细胞在肝脏炎症反应中发挥重要作用，Kupffer细胞暴露于各种病原体如细菌、病毒以及各种肝损伤时会引起NF-κB的激活，导致各种细胞因子的产生与释放［1］。其中TNF-α在炎症反应中起重要作用，但过度表达的TNF-α造成肝功能下降及肝损害［2］。现认为TNF-α主要来源于Kupffer细胞，且 TNF-α 基因的转录受 NF-κB 调控［3］。

NF-κB是重要的炎症和应激反应信号分子，最初NF-κB作为B淋巴细胞中免疫球蛋白κ轻链基因转录所需的核内转录因子被发现，后来证明NF-κB是一种几乎存在于所有细胞的转录因子，在细胞免疫炎症反应、细胞增殖及抗凋亡中发挥重要作用。NF-κB是由P50和P65两个亚单位以不同形式组成的同源或异源二聚体，在体内发挥生理功能的主要是P50-P65二聚体。NF-κB结构内包括DNA结合区、蛋白质二聚化区和核定位信号。静止状态下，NF-κB二聚体以非共价键的形式与NF-κB抑制蛋白(IκB)结合存在于细胞质中，多种刺激可使 IκB磷酸化(由IκB激酶 IKK催化)，磷酸化的 IκB 与 NF-κB 分离，活化的 NF-κB 进入细胞核与DNA模块上的特异蛋白结合诱导特异mRNA产生，最后产生和释放各种细胞因子［4］。

肝脏缺血再灌注损伤是一个复杂的病理生理过程，主要有自由基、钙超载、线粒体功能障碍、白细胞黏附等因素构成。研究证明Kupffer细胞在肝脏缺血再灌注损伤的启动中起重要作用，激活的Kupffer细胞产生大量的炎症因子，如IL-1β、TNF-α，这些细胞因子激活肝窦内皮细胞及肝实质细胞使其产生ROS及表达黏附分子VCAM-1、ICAM-1，造成白细胞、血小板的黏附聚集，微循环障碍。这些细胞因子还通过激活NKT细胞、中性粒细胞、CD4+T淋巴细胞损害肝组织［5］。氧自由基、钙离子、脂多糖、内毒素等可激活Kupffer细胞，目前已知的最重要的激活物为脂多糖。接受肝脏手术，尤其是肝移植手术的患者多存在不同程度的肝功能不全，对LPS清除能力下降，术前常有不同程度内毒素血症，其次从肝切除到供体植入门静脉复流这一时期，受体需阻断门静脉血流1 h以上，造成门静脉LPS蓄积性升高，同时供肝也面临数小时的血流中断，Kupffer细胞因门静脉血流的中断对LPS特别敏感，其表面LPS受体表达增强［6］。CD14是LPS或LPS-LBP的受体，它以糖基磷脂酰肌醇(GPI)锚定的膜蛋白形式存在于Kupffer细胞表面，在介导内毒素引起的细胞活化过程中起启动作用。TLR4是一种跨膜蛋白信号，它通过与CD14和MD-2相互作用从而引起LPS介导的细胞激活［7］。Kuppfer细胞激活后引起一系列细胞内级联反应，在多种辅因子的参与下，IKK被磷酸化，进一步引起 IκB 磷酸化，从而激活 NF-κB，NF-κB 从细胞质进入细胞核，上调 TNF-α mRNA的转录，引起TNF-α的产生与释放增加。TNF-α作为重要炎症因子在体内参与多种反应过程，肝缺血再灌注损伤中TNF-α除介导炎症反应外，可与细胞表面TNF-α受体结合引起肝细胞的凋亡［8］。因此，Kupffer细胞、TLR4及NF-κB可成为肝缺血再灌注损伤潜在的治疗靶点。

2 肝脏缺血再灌注损伤治疗进展

目前针对Kupffer细胞及其LPS/TLR4/NF-κB通路的治疗研究取得了一定进展。通过抑制或破坏Kupffer细胞已经被证实能够明显改善炎症反应，减轻肝缺血再灌注损伤。Kupffer细胞的活性可以被不同物质抑制，如氯化钆、甘氨酸等。在肝脏中氯化钆特异性清除Kupffer细胞，对其他肝细胞的数量无影响。Lee等［8］利用氯化钆抑制Kupffer细胞的活性，通过减少TNF-α的产生与释放明显减轻了小鼠肝脏缺血后再灌注损伤。但是从肝脏完全清除Kupffer细胞不是一个治疗选择。作为肝脏的固有巨噬细胞，Kupffer细胞在机体免疫应答中起着重要作用［9］。由于其特殊位置，Kupffer细胞最早接触病原微生物，通过释放多种促炎因子及其他介质如 TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-12、NO、ROS等清除病原体，形成机体的主要防御体系［1］。Kupffer细胞在肝脏缺血再灌注损伤中也起着重要保护作用，众所周知血红素及胆汁分泌主要在肝脏进行，血红素加氧酶是血红素代谢过程中的关键酶并且主要在Kupffer细胞表达，经血红素加氧酶催化血红素分解为胆绿素、CO及铁离子［10］。胆绿素进一步在胆绿素还原酶的作用下还原生成胆红素，胆红素是人体内强有力的内源性抗氧化剂，是血清中抗氧化活性的主要成分，可有效清除超氧化物和过氧化物自由基。CO作为重要信息分子，在防治缺血再灌注损伤中有重要作用，CO松弛平滑肌，抑制血小板的黏附和纤维蛋白的积累，抑制细胞凋亡及炎症反应［11］。此外，Kupffer细胞在调节肝脏再生及细胞增殖中起重要作用。Abshagen等［12］证明Kupffer细胞能刺激部分肝切除后肝细胞的再生。而Rentsch等［13］研究证明Kupffer细胞抑制剂甘氨酸是通过下调Kupffer细胞的活性来减少TNF-α的释放减轻肝缺血再灌注损伤，对Kupffer细胞的数量影响较小，并且甘氨酸可以抑制细胞凋亡，显著延长肝移植后小鼠的存活时间。所以甘氨酸可能有潜在的临床治疗价值。

尽管肝缺血再灌注损伤机制还不完全清楚，大量实验证明膜识别受体，尤其是TLR4在肝脏缺血再灌注损伤炎症发生及组织损伤中有重要作用，针对TLR4治疗方案的研究取得了很大进展。Jiang等［14］利用siRNA特异性沉默了TLR4基因在肝脏的表达，TLR4基因的沉默抑制了TLR4的表达并减轻了肝脏缺血再灌注损伤。Grisanti等［15］研究证明α1肾上腺素受体正向调节TLR4的表达，选择性α1肾上腺素受体激动剂去氧肾上腺素促进炎症因子的表达，而这种作用可以被选择性α1肾上腺素受体阻断剂阻断。肾上腺素受体阻断剂在肝脏缺血再灌注损伤治疗中有很大的研究空间。

基于NF-κB在肝脏缺血再灌注损伤过程中的重要作用，NF-κB拮抗措施在多种层次上取得了重要进展。Xu等［16］利用NF-κB诱导寡聚脱氧核苷酸抑制肝脏NF-κB的DNA结合活性，抑制NF-κB的激活和促炎症因子TNF-α、IFN-γ和 ICAM-1的表达以及中性粒细胞的浸润，使大鼠原位肝移植术的缺血再灌注损伤减轻。热休克预处理能够有效地减轻肝脏缺血再灌注损伤并显著增加小鼠的存活率。Uchinami等［17］对其机制进行了进一步的研究，发现热休克预处理主要是通过稳定IκB蛋白来抑制NF-κB的激活及相应促炎症因子的表达来减轻肝脏缺血再灌注损伤。很早就知道蛋白激酶C抑制剂可以抑制LPS刺激巨噬细胞引起的炎症因子释放，现证实这种作用是通过PKC抑制剂抑制TLR4/NF-κB通路实现的［18］。然而研究证明在肝缺血再灌注中肝细胞NF-κB的激活具有细胞保护作用［19］。这说明NF-κB在组织中的作用具有高度特异性，且其作用各不相同。NF-κB在Kupffer激活主要与炎症反应有关，在肝实质细胞中则通过转录抗凋亡基因等起细胞保护作用。非选择性肝脏NF-κB的抑制造成TNF-α介导的细胞凋亡增加，损害了肝部分切除后肝细胞的再生，并且增加了肝脏缺血再灌注损伤。因此要选择一个特异性的 NF-κB治疗措施。Hoffmann［20］利用明胶纳米粒子作为载体将 NF-κB 诱饵寡居核苷酸靶向输入Kupffer细胞，NF-κB诱饵寡居核苷酸将活化的NF-κB保留在细胞质中，从而阻止转录因子进入核内，抑制了NF-κB驱动的转录过程，减少TNF-α的产生与释放，减轻了肝脏缺血再灌注损伤。

另外研究证明利用短发夹 RNA(shRNA)沉默TNF-α基因可以减轻肝脏缺血再灌注损伤［21］。这些研究都为肝缺血再灌注损伤提供了潜在的临床治疗方法。

3 总结

肝缺血再灌注后LPS等因素诱发的Kupffer细胞激活所致的过度炎症反应是导致肝脏缺血再灌注损伤的最重要原因之一，TNF-α是触发肝脏缺血再灌注时炎症瀑布效应的关键因子，TNF-α效应发生在肝脏细胞出现形态学改变的早期阶段，因而减少再灌注时LPS对Kupffer细胞的激活，阻断Kupffer细胞内毒素信号转导通路，减少TNF-α释放是预防肝缺血再灌注损伤的有效目标之一。但是目前肝缺血再灌注损伤治疗的研究仍然处于初级阶段，还没有一种可行的方法运用于临床治疗，仍需要进一步深入研究。

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