血红素加氧酶-1 在肝脏缺血再灌注损伤研究中新进展

卜 月，席宏杰

哈尔滨医科大学附属第二医院麻醉科，黑龙江 哈尔滨150086

1 肝脏缺血再灌注损伤(hepatic ischemia reperfusion injury，HIRI)

HIRI 常见于休克、需要阻断肝脏血流的肝外科手术以及肝移植术等病理生理过程中。HIRI 早期主要是由Kupffer 细胞介导。Kupffer 细胞产生活性氧，活性氧有杀菌的作用，同时也有损害肝细胞的作用;Kupffer 细胞可产生多种细胞因子，如TNF-α、IL-10 等损害肝细胞;Kupffer 细胞可释放组织因子，启动凝血系统，引起凝血，使肝的微循环障碍，损害肝细胞。HIRI 晚期以中性粒细胞介导为主，释放大量的炎性细胞因子和趋化因子。大量的中性粒细胞在肝脏内浸润，并释放大量氧自由基及蛋白酶，大量的中性粒细胞还可阻塞肝窦，出现“无灌流”现象，加重肝脏微循环障碍。细胞内信号转导通路及相关靶蛋白的活性在HIRI 中也具有重要的作用，如MAPK 家族、PI-3K/Akt、Toll 样受体、STAT3 等。

2 血红素加氧酶-1(heme oxygenase-1，HO-1)

HO 有三种不同的亚型(HO-1、HO-2 和HO-3)。HO-1 是HO 的诱导型，也称热休克蛋白32(HSP32)，广泛地分布于很多组织当中。HO-1 高表达对心、肝、肾等多个脏器和组织缺血再灌注损伤有保护作用，表现为多形性中性粒细胞、T 淋巴细胞、巨噬细胞浸润明显减轻，促炎因子IL-1、IL-6 及MCP-1 水平显著下降。HO-1 的高表达还可以抑制内皮细胞凋亡，增加局部灌注量，改善微循环。

3 HO-1 在HIRI 中的机制

3.1 HO-1 及其降解产物的作用 HO-1 及其酶解产物胆绿素、CO、转铁蛋白共同发挥着抗氧化、抗炎、抑制细胞凋亡、抑制血小板聚集及改善组织微循环等作用。HO-1 是细胞受损时维持氧化和抗氧化动态平衡的关键因素。胆绿素是人体血清中主要的具有抗氧化活性的物质，具有很强的抗氧化性能，可以保护细胞免受缺血再灌注所带来的氧化性损伤。可以减少内皮细胞中黏附分子的表达，抑制炎性细胞的聚集［1］。CO是HO-1 系统发挥生物活性作用的主要物质，其作用类似于NO，包括舒张血管，提供抗氧化、抗炎、抗凋亡的作用以及抑制巨噬细胞的活化等，还包括促进血管的生成［2］。

3.2 HO-1 和Kupffer 细胞 采用特定的单克隆抗体的免疫化学方法研究肝脏HO-1 的分布情况，证实其主要在Kupffer 细胞表面表达。并且，Devey 等［3］报道Kupffer 细胞的消除会导致HO-1 的表达消失，同时会增加肝脏对缺血再灌注损伤的敏感性。因此，Kupffer细胞表达的HO-1 水平在HIRI 中发挥着至关重要的作用。有研究证实，在HIRI 中，HO-1 的超表达可以通过较少促炎因子的生成而发挥保护HIRI 的作用，如TNF-α、诱导型一氧化氮合酶和环氧合酶-2 的生成［4］，而这一作用主要是通过HO-1 抑制Kupffer 细胞的活化产生的。但也有文献证实上调中心周围的肝细胞HO-1 表达与Kupffer 细胞无关，而是依赖于ERK1/2通路的活化以及转录因子激活蛋白酶-1［5］。另外，Froh 等［6］证实HO-1 的超表达会使细胞更容易受到自由铁的蓄积导致氧化应激损伤，同时会加剧Kupffer 细胞的活化，从而增加炎症因子和纤维化介质的产生。因此，HO-1 的表达与Kupffer 细胞具有相关性，具有保护作用还是毒性作用需要未来更多的详尽研究。

3.3 HO-1 和血小板 有作者证实通过钴原卟啉诱导HO-1 的产生可以减少血小板向肝血窦内皮细胞和Kupffer 细胞的黏附，并且几乎可以完全阻止再灌注初期肝脏的损伤［7］。因此，HO-1 的表达可以有效阻断由血小板联合Kupffer 细胞所导致的肝脏损伤。

3.4 HO-1 和微循环 吸入异氟烷可诱导大鼠肝脏HO-1 的蛋白及其mRNA 表达水平的上调，从而降低门静脉压力，在再灌注早期改善肝脏微循环［8］。

3.5 HO-1 在HIRI 中的其他机制 HO-1 基因受很多信号通路调控，如MAPKs、蛋白激酶C、存活通路磷脂酰基醇3 激酶/丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶通路［9］。

3.5.1 HO-1 和MitoKATP(ATP 敏感性钾通道):Mito KATP 是调节氧化磷酸化与ROS 产生的一种通道，例如降压嗪可以通过开放ATP 敏感性钾通道直接或间接上调HO-1 的表达，从而在HIRI 中发挥保护作用［10］。

3.5.2 HO-1 和PI3K/Akt(磷脂酰肌醇-3-羟基酶)及P38MAPK(P38 有丝分裂原活化的蛋白激酶):鼠在接受HO-1 基因转染以后可以抵抗HIRI，而这一保护作用与增加肝内的PI3K/AKt 的表达以及减少人体PTEN(10 号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源基因)的表达相关［11］。HO-1 通过P38MAPK 和PI3K/Akt 途径增加转录活化因子-3(STAT-3)的活性，减弱Casepase-3 的活性发挥抗细胞凋亡效应。

3.5. 3 HO-1 和STAT3(信号转导和转录激活因子3):STAT3 是抗炎因子通路的关键介质，也是HO-1 发挥保护作用的关键因子。有文献证实在HO-1 基因转染的大鼠通过激活STAT3，在鼠的热缺血模型中提高肝细胞的功能。而当STAT3 被敲除时，HO-1 的这一保护性作用消失［11］。

3.5.4 HO-1 和IL-10:HO-1 和IL-10 通路具有动态的相关性，并且这与HO-1 在HIRI 中保护作用息息相关［12］。HO-1 作为IL-10 下游的效应分子之一参与介导了IL-10 的抗炎效应［13］。IL-10 基因的转染不仅可以逆转HO-1 缺陷所造成的有害影响，从而减弱TLR4，减轻肝脏的损伤［14］。

3.5.5 HO-1 和TLR4(Toll 样受体4):TLR4 信号在触发肝脏的炎症反应和肝细胞损伤方面是必须具备的，破坏TLR4 途径可以减轻缺血再灌注损伤和改善肝脏的功能［15］。另外，破坏TLR4 途径可以增加HO-1的表达，所以，TLR4 可以作为HO-1 的抑制剂而存在［14］;而HO-1 表达的缺陷会增加TLR4 的表达，最终导致肝脏的炎性损伤。

4 HO-1 作为靶向治疗手段及其发展前景

HO-1 的表达主要受转录水平的调控，包括决定细胞亚型的因子，如Nrf2、AP-1 及NF-κB 等。通过药物和基因工程预处理的方法提高肝HO-1 的表达可以减轻HIRI。

4.1 药物预处理 经典的HO-1 诱导剂是金属原卟啉、血红素，经常用于动物实验以及细胞培养模型，因为其缺乏细胞特异性及具有严重的毒性，而在临床应用中受到了限制。

近年来，通过诱导HO-1 的产生发挥临床作用的药物数量逐渐增加，如尼古丁、他汀类药物、多酚类物质、诺多辛尼辛、谷氨酸盐等［16-19］。谷氨酸盐预处理后通过诱导HO-1 的产生而在HIRI 中发挥抗氧化和抗凋亡作用［17］。尼古丁通过诱导HO-1 的产生使α7乙酰胆碱烟碱受体活化而在HIRI 中发挥抗炎的作用［19］。但是这些药物在发挥保护作用时也会对其他脏器产生一定的毒性作用，而在临床中一些常用麻醉药物，如七氟烷、异氟烷等在发挥麻醉作用的同时还可以起到保护肝脏的作用，并且对其他脏器无毒害作用。有实验证实吸入1. 0 MAC 的异氟烷可以通过增加HO-1 的活性以及其在肝细胞的表达而使肝脏免受缺血再灌注损伤［20］。Beck-Schimmer 等［21］在随机对照临床试验中发现七氟烷预处理可以通过上调HO-1 的含量来减轻患者肝脏手术中缺血再灌注所造成的损伤。

4.2 基因工程预处理 基因工程的方法进行干预性治疗及其疗效明确的特点越来越引起大家的关注。有实验证实可以通过提前使体内定居的巨噬细胞在体外转染保护性基因HO-1，然后在输回体内的方法增加HO-1 的表达，而发挥抗凋亡的作用。Shen 等［22］也证实在肝脏移植时，可以利用外源性的抗氧化HO-1 基因转染体内定居的巨噬细胞，从而减轻移植过程中炎症反应和移植前的HIRI 所带来的损伤。

5 展望

综上所述，HO-1 的超表达对保护肝脏免受缺血再灌注损伤发挥着至关重要的作用。因此，将其作为治疗的靶点是一项极其具有前景的治疗和干预手段［19］。如果能将其具体的作用机制研究得更加透彻，则更加有利于我们在临床中对其进行干预及相关药物的研究，从而积极应对肝脏外科手术所带来的损伤，促进肝脏外科手术的发展。

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