乌司他丁抗肝缺血/再灌注损伤作用机制的研究进展

邱晓俊(综述)，刘忠民(审校)

(1.广东医学院，广东 湛江524023； 2.深圳市龙岗区人民医院普通外科，广东 深圳 518172)

肝缺血/再灌注损伤(hepatic ischemia and reperfusion injury,HIRI)常见于肝脏严重创伤、肝脏部分切除以及肝移植等情况，属于肝胆外科常见的生理病理现象，常影响疾病的愈后。有关提高患者肝组织对缺血/再灌注耐受性的试验及临床研究越来越多，乌司他丁(ulinastatin，UTI)抗HIRI的研究就是其中之一。UTI是从尿液中提取出来的一种糖蛋白，发现于1909年[1]，已被广泛运用于急性胰腺炎、抗休克及抗手术刺激等治疗，其在HIRI中的保护作也日益受到关注。

1 UTI总体药理作用

1.1UTI抑制广谱水解酶活性 UTI是一种Kunitz型蛋白酶抑制剂，具有两个活性功能区。因为每个活性功能区均有广泛的抑酶谱，且不完全重叠，所以其能够同时抑制胰蛋白酶、脂酶、糖水解酶等多种水解酶的活性，另外，UTI代谢分解形成的低分子只要Kunitz结构域是完整的其也具有很强的抑制水解酶的作用[2]。

1.2UTI抑制炎性反应 炎性反应中，活化的炎性细胞释放水解酶和炎性因子，并通过瀑布式级联反应对细胞结构产生极大的破坏作用，UTI能够抑制水解酶活性、抑制炎性因子释放，阻断血液中炎症的级联反应，避免炎性反应的扩大[3-4]。

1.3UTI 改善循环及阻断全身炎症反应综合征 UTI能减少激肽生成，抑制心肌抑制因子的生成，从而抑制心肌收缩力和使腹腔内脏血管收缩，UTI还能够抑制炎性反应，稳定溶酶体膜，从而减轻微循环障碍，阻断循环衰竭[5-7]和全身炎症反应综合征(systemic inflammatory response syndrome,SIRS)进程[8]。

2 UTI对HIRI的保护作用机制

2.1HIRI机制

2.1.1钙超载 肝缺血/再灌注时，细胞内Na+/Ca2+、H+/Ca2+交换系统异常、膜对Ca2+的低通透性和膜钙泵的主动转运异常，最终导致细胞内钙超载。钙超载激活Ca2+依赖磷脂酶和蛋白酶，破坏细胞膜和细胞质膜完整性，并破坏线粒体结构导致能量代谢障碍；钙超载使黄嘌呤脱氢酶转化为黄嘌呤氧化酶，促进氧自由基的产生；钙超载可激活肝内库普弗细胞，释放大量水解酶、炎性因子等毒性物质，加重肝内及全身细胞和组织的破坏[9]。内皮细胞的钙超载还可以增加器官内微循环阻力，进而降低再灌注微循环血流量，引起组织损伤。

2.1.2氧自由基的产生 肝缺血/再灌注过程中，氧自由基的产生和清除平衡被打破。缺氧状态下，黄嘌呤脱氢酶转化为黄嘌呤氧化酶，黄嘌呤氧化酶利用细胞内分子氧产生大量氧自由基[8]；缺氧激活的库普弗细胞、中性粒细胞等炎性细胞，通过细胞膜上还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶作用，产生大量氧自由基[10]；此外，缺氧情况下，线粒体产生超氧化物及H2O2的功能被放大，释放出大量氧自由基，而产生超氧化物歧化酶减少，清除氧自由基的能力下降[11]。氧自由基对肝细胞损伤机制主要有：①氧自由基通过脂质过氧化直接损伤肝细胞膜，破坏细胞结构、功能，进一步加重氧自由基的产生；②氧自由基能够直接损伤内皮细胞，引起粒细胞、血小板在微血管中黏附、聚集，造成微循环障碍。

2.1.3库普弗细胞的激活及中性粒细胞的聚集 肝血窦内的巨噬细胞即库普弗细胞，在肝脏缺血/再灌时可被激活，产生大量炎症介质，这些介质在介导HIRI中起重要作用。如炎性细胞因子和氧自由基，可促进血小板、白细胞与肝窦内皮细胞的黏附，加重内皮细胞的损伤与肝微循环紊乱[12]。此外，激活的库普弗细胞能释放蛋白酶破坏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，进一步加重了微循环障碍。激活的库普弗细胞伪足极化，向肝窦腔内凸出，阻碍激活的中性粒细胞的流动，间接促进HIRI[13]。中性粒细在HIRI中是一系列序贯过程：激活的中性粒细胞早期聚集到肝脏微循环系统中，加重微循环障碍；激活的中性粒细胞和内皮细胞表面通过黏附分子的紧密结合，越过内皮细胞外侵入肝脏实质，产生炎性反应，引起长时间的蛋白酶的释放和氧化应激，造成肝脏的损伤[14]。

2.1.4细胞因子的产生 多种细胞因子通过多种途径形成网络、协同作用，进而引起肝损伤。这些因子包括肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白细胞介素(interleukin,IL)1、IL-8等。TNF-α能直接介导细胞线粒体毒性作用和诱导细胞凋亡或坏死。TNF-α可诱导IL-1释放，而TNF-α、IL-1又可正反馈诱导库普弗细胞产生TNF-α。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，从而增强了中性粒细胞与内皮细胞的黏附，促使机体合成更多的细胞因子[15]。

2.2UTI对HIRI保护作用的机制

2.2.1抑制水解酶及稳定细胞膜性结构 如前所述，UTI是一种Kunitz型蛋白酶抑制剂，具有广泛的抑酶谱，能够同时抑制胰蛋白酶、组织蛋白酶、粒细胞弹性蛋白酶、激肽原酶等水解酶的活性，UTI还能通过稳定细胞膜、溶酶体膜，进而减少水解酶的释放[2,5]。肝缺血/再灌注时，激活的炎性细胞释放大量的水解酶及炎性因子，并形成瀑布式级联反应，从而进一步加重炎性反应。Park等[16]经实验证实了UTI可有效抑制中性粒细胞弹性蛋白酶，减轻炎性反应中动脉壁和结缔组织中的破坏。魏志刚等[17]经杂交犬全肝缺血/再灌注模型实验得出，UTI预干预组线粒体Na+，K+-ATP酶活性较缺血/再灌注未用药组高，电镜下线粒体结构损伤程度也较缺血/再灌注未用药组轻，从而证明UTI能稳定线粒体膜结构，保护线粒体结构及代谢功能。

2.2.2抑制细胞因子的产生和释放 UTI能够有效抑制IL-1、IL-6、IL-10、TNF-α、血小板活化因子等炎性介质，阻断炎症级联反应，避免炎性反应的扩大。尹勇等[18]通过大鼠实验，证明UTI能有效下调细胞间黏附分子，借以阻止中性粒细胞跨内皮细胞游走、浸润，降低弹性蛋白酶、胶原酶、炎性介质等细胞毒性物质的释放。李旭明[19]通过对40例择期肝叶切除患者临床对照研究发现，UTI能使患者血浆IL-8和TNF-α升高的幅度显著降低。韩曙君等[20]及张欢等[21]经临床对照研究表明，肝移植围术期应用UTI可以抑制IL-6、IL-8和TNF-α等促炎性细胞因子的生成和释放。另外，Jeong等[22]的研究显示，肝切除术后应用UTI能有效抑制患者体内促炎性因子的释放，并改善肝功能相关指标。Akagi等[23]的报道表明，UTI是一种重要的抗炎物质，可以有效减少IL-6、IL-8及中性粒细胞弹性蛋白酶的释放。

2.2.3抑制并清除氧自由基 UTI通过抑制并清除氧自由基，维持氧化、抗氧化系统的平衡从而降低HIRI。Okuhama等[24]通过大鼠离体肝脏实验表明，UTI能有效抑制中性粒细胞在肝脏的聚集，降低过氧化物酶的升高水平。Nishijima等[25]通过人中性粒细胞的体外实验表明，UTI能有效抑制中性粒细胞的激活从而抑制氧自由基的释放。陆艳娟等[26]在探讨内毒素致大鼠多器官功能衰竭时发现，应用UTI后能显著改善肝、肾超氧化物歧化酶活性，降低丙二醛水平，对大鼠肝、肾组织有一定的保护作用。

2.2.4改善微循环及阻断SIRS 缺血/再灌注时，钙超载、氧自由基都能损伤内皮细胞，同时强烈的缩血管物质血栓素A2释放增多，而对抗血栓素A2具有扩张血管和抑制血小板聚集的前列环素的合成减少[27]，激活的中性粒细胞跨内皮细胞游走、浸润，血小板的聚集等综合作用，导致肝内微循环阻力增大，再灌注微循环血流量降低，进一步加重了肝脏及其全身各器官的微循环障碍。UTI能抑制心肌抑制因子的生成，减少激肽生成，抑制炎性反应，稳定溶酶体膜，从而阻断循环衰竭[5-7]和SIRS进程[8]。近年来，UTI改善肝缺血/再灌注后的微循环和阻断SIRS进程的作用已被较多实验研究所证实。如蔡焕友等[28]及李祖能等[29]推测UTI对肝叶切除术患者围手术期的保护作用可能与调节血浆血栓素A2/前列环素平衡失调和抑制促炎性细胞因子释放，改善花生四烯酸代谢紊乱和减轻炎性反应有关。朱春辉等[30]及李明旭[19]研究发现，UTI对HIRI的保护作用可能与调节一氧化氮/内皮素1比例失衡，保护血管内皮细胞有关。

2.2.5UTI减轻肝缺血/再灌注后其他器官的损害 肝缺血/再灌注后肝脏释放的炎性介质等有害物质，一方面直接造成肝脏本身的损害，另一方面也可随血流转移至全身各脏器，引起多脏器功能障碍综合征。赵磊等[31]通过动物实验研究发现，UTI可通过减少炎性反应过程中各种有害物质的生成，抑制其活性，促进其代谢清除，以减轻肝缺血/再灌注后的肺损伤。朱晓峰等[32]经临床对照研究发现，原位肝移植患者术后早期予UTI治疗，对患者早期肝肾功能确有一定保护作用。刘秀珍等[33]发现，原位肝移植术中应用UTI能改善胃黏膜血流灌注。

3 UTI及其他药物对HIRI的疗效

国内外大量的动物及临床试验证明，UTI在多个环节上都可以有效地控制并减轻HIRI。然而，2010年Abu-Amara等[34]通过对636篇不同药物干预HIRI的文献行Meta分析后发现，UTI是对肝缺血/再灌注具有保护作用的少数几个药物之一，但研究同时发现UTI只能在一定程度上改善患者的住院时间、肝功能指标等次要结果，在降低患者的肝衰竭发生率、病死率等主要结果方面未见报道。由此可见，当前药物预处理HIRI方面的研究尚未取得突破性的进展。

4 结 语

随着对UTI作用机制的研究不断深入，UTI在临床上的应用已经从最初的治疗急性胰腺炎、急性循环衰竭扩展为急慢性炎症、肿瘤、感染、器官移植及保存、围术期的应用等不同的临床领域。UTI在减轻HIRI方面的功效也被越来越多的实验及临床研究报道所证实。然而，HIRI的作用机制复杂多样，任何一种单一药物都将难以有效涵盖所有的发病机制，这也是当前药物预处理HIRI总体疗效不尽如人意之处，也是制约药物预处理HIRI后续研究的瓶颈所在。所以，如何更合理利用UTI联合其他药物，发挥药物的协同作用，使药物最大程度地针对HIRI的发病机制从而提高对HIRI的治疗效果将成为下一研究的热点、难点。

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