梗阻性黄疸肾脏损伤机制的研究进展

范迪欢 综述，邬善敏 审校

武汉大学人民医院肝胆腔镜外科，湖北 武汉 430060

梗阻性黄疸肾脏损伤机制的研究进展

范迪欢 综述，邬善敏 审校

武汉大学人民医院肝胆腔镜外科，湖北 武汉 430060

梗阻性黄疸(obstructive jaundice，OJ)是由各种原因引起的细小胆管、肝总管或胆总管的机械性梗阻所致，是临床上肝胆外科方面常见的疾病。它会对全身各个脏器造成不同程度的损伤，肾脏是对由OJ引起的各种损伤因素最为敏感的器官之一。OJ中肾脏损伤的机制涉及很多因素，本文旨在探讨不同损伤因素对于OJ时肾脏的损伤及其损伤机制。

梗阻性黄疸；肾损伤；氧化应激；融合蛋白2；自噬作用

梗阻性黄疸(obstructive jaundice，OJ)是由各种原因引起的细小胆管、肝总管或胆总管的机械性梗阻所致，是临床上肝胆外科方面常见的疾病。它会对全身各个脏器造成不同程度的损伤，肾脏是对由OJ引起的各种损伤因素最为敏感的器官之一。

1 OJ对肾脏的损伤

1.1OJ对肾脏微循环的影响结扎大鼠胆总管后肾脏微循环血管随时间延长清晰度逐渐下降，其发展趋势为清晰、模糊直至观察不清晰；结扎大鼠胆总管后微静脉血流速度较对照组血流速度减慢，并随时间的延长进一步降低。微静脉血液流动状态：微循环静脉内的血液流动主要为粒流和粒缓流，有时甚至可以见到粒摆流或停流。OJ时大鼠微循环静脉内栓塞形成增多，随梗阻时间的延长，微静脉内大量红、白微小血栓形成，且逐渐加重[1]。OJ大鼠肾皮质微血管管径与对照组相比，随梗阻时间的延长有逐渐减小的趋势[2]。

1.2对肾脏组织形态学影响光镜下可见OJ大鼠肾集合管上皮随梗阻时间延长依次出现细胞排列错乱、胞体肿胀；细胞出现空泡水样变性；同时，部分上皮细胞脱落、伴间质炎性细胞浸润；出现局灶性上皮细胞坏死、胞浆崩解、间质出现大量炎性细胞浸润。电镜下肾小管上皮细胞出现水肿，微绒毛减少，排列分布杂乱无序，上述病理改变随着梗阻时间的延长逐渐加重，后期肾小管上皮细胞胞浆减少并出现不同程度的空泡化，同时线粒体呈现空泡变性等变化，部分线粒体崩解。此外，肾脏集合管内也可见变性坏死的肾小管上皮细胞及红细胞[3]。

1.3对肾功能的影响OJ大鼠血清BUN、Cr、UA与正常对照组比较，随着梗阻时间的延长，大鼠均出现了不同程度的升高。梗阻早期BUN、Cr及UA值均升高明显，随着梗阻时间的延长，UA在三个肾功能损伤指标中升高幅度较大，对于BUN、Cr而言，其升高幅度在7 d左右会达到一个高峰，之后虽然继续升高，但升高幅度表现出逐渐减小的趋势[4]。

2 OJ对肾脏损伤的机制

2.1内毒素的损伤作用动物实验[5]表明，OJ时肠黏膜屏障功能障碍致使肠道细菌移位及库普弗细胞的吞噬和清除能力的降低共同导致内毒素血症的发生。内毒素损伤肾脏机制为：(1)直接或间接地损伤肾脏细胞线粒体，使ATP的产生和利用异常，继而发生肾脏细胞坏死功能衰竭。(2)大量内毒素介导内皮素的产生，而内皮素是一种强烈的血管收缩因子，目前已知肾小球、肾直血管、近曲小管及系膜细胞上都有高密度内皮素受体，内皮素与广泛分布于肾脏的内皮素受体结合致使肾灌注较少，造成肾脏缺血缺氧；严重者会导致肾脏细胞坏死并由此引发肾功能不全或肾衰竭[6]。(3)介导炎症反应：Toll样受体是近年来发现的一类新的细胞表面信号传导跨膜受体，在急性炎症反应与免疫反应中起着重要作用，通过激活核因子-κB(nuclear factor-kappa B，NF-κB)[7]，引起炎症介质表达，介导下游的一系列炎症免疫反应。Tm7sf2基因的低表达可以抑制NF-κB信号通路，从而阻止炎性反应对肾脏的损伤[8]。

2.2氧化应激损伤作用OJ时体内氧自由基增加，过氧化物水平升高，产生一系列氧化损伤[9]。(1)丙二醛(MDA)是自由基作用于脂质发生过氧化反应产生的氧化产物，可以导致细胞膜通透性及膜脆性增加，细胞内外离子交换障碍，从而影响细胞膜的结构和功能，而硫喷妥钠、异丙酚可通过抑制脂质过氧化反应减轻肾脏氧化应激损伤[10]。Holoturia arenicola extract(HaE)可以抗氧化应激，恢复肾功能，实验中与OJ组相比，加用HaE组的大鼠血肌酐和尿素氮显著下降，氧化应激指标MDA下降明显，GSH呈升高趋势。(2)线粒体结构与功能损伤：线粒体损伤主要有结构的破坏、ATP合成障碍、钙超载、氧化应激产物的堆积等。研究[11]发现，大鼠在氧化应激状态下肾脏组织线粒体分裂蛋白Fis1出现转录和蛋白表达水平的上升，与之相对应的是线粒体融合蛋白Mfn1在转录和蛋白表达水平的下降，从而使线粒体分裂增加，融合减少，导致融合分裂失衡，形成了异常的小球泡状形态结构，最终造成肾小管上皮细胞线粒体受损。与此同时，线粒体呼吸链的损伤又可导致大量Ca2+内流从而引发钙超载及氧自由基生成增加[12]，进一步加重了氧化应激。PGC-1α是线粒体生物合成的中枢调节因子，可促进线粒体生物合成，增强不同的组织细胞有氧呼吸的能力。PGC-1α最初是作为核受体过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)的转录辅激活因子被发现的，随后的研究证实，它在线粒体氧化代谢中也发挥重要作用。PGC-1α通过激活和上调转录因子NRF1和TFAM的表达，对线粒体DNA的复制、转录及蛋白合成起着重要的调节作用[13]。更进一步的研究发现，PGC-1α可被NAD+依赖性去乙酰化酶沉默信息调节因子2(SIR 2)相关酶1(SIRT1)通过去乙酰化作用而激活，研究发现，OJ大鼠SIRT1 mRNA的转录和蛋白表达明显下降，白藜芦醇可改善线粒体功能，其机制之一是通过激活SIRT1从而调节其下游基因PGC-1α和FOXO的表达来实现的[14]。小檗碱通过上调SIRT1蛋白促进SOD基因表达，从而发挥抗氧化、抗凋亡作用，减轻OJ时由于氧化应激引起的肾损伤[15]。

2.3细胞凋亡Bcl-2、Bax在凋亡过程中起重要的调节作用。Bcl-2蛋白作用于线粒体膜PTP复合体，通过抑制PTP的开放从而维持内膜跨膜电位，在此基础上维持线粒体膜的稳定性；阻止线粒体释放凋亡诱导因子，发挥抑制细胞凋亡的作用。正常情况下，Bax作为一种可溶性蛋白存在于胞浆中，通过Mfn2可达到刺激线粒体融合的功能，从而使线粒体融合分裂处于动态平衡，以维持线粒体正常的结构与功能[16]，在受到凋亡刺激时发生构象上的改变，并从细胞浆转移至线粒体，结合于线粒体外膜，降低线粒体外膜稳定性，阻断Bcl-2抑制细胞凋亡功能，发挥促进细胞凋亡的作用，Bcl-2、Bax共同作用于受凋亡信号刺激的细胞[17]。LI等[18]发现，Bcl-2蛋白在对照组肾小管上皮细胞中呈弱阳性表达，并且在结扎胆总管后其表达随梗阻时间的延长进一步减弱。从胆总管结扎后第2周，OJ组与对照组相比，Bcl-2的表达差异明显。Bax蛋白在对照组大鼠肾小管细胞中几乎无表达，而在结扎胆总管后其表达逐渐增加，且随着梗阻时间的延长，其表达呈现出逐渐增强的趋势，实验组4周时Bax蛋白的表达达到最高峰。由上可知，OJ大鼠肾损伤机制涉及到Bcl-2、Bax介导的细胞凋亡作用。

2.4细胞因子的作用(1)肿瘤坏死因子α(TNF-α)：OJ时TNF-α增多主要由内毒素血症引发[19]，TNF-α可直接杀死细胞发挥其细胞毒作用，也可通过诱发微循环障碍引起肾脏缺血从而致使细胞坏死。动物实验研究发现，OJ鼠使用TNF-α单克隆抗体，可以减轻实验鼠OJ时的肾损伤[20]。缺血后处理可以下调大鼠血清中TNF-α的水平，从而减轻OJ大鼠肾缺血再灌注损伤，其机制可能与抑制炎症反应有关[21]。内毒素在TNF-α与其他炎症介质相互激发的过程中起着重要的作用，其可刺激内皮和巨噬细胞释放IL-1，IL-1又进一步刺激了其他细胞因子的合成，导致炎症信号进一步扩大，并在此基础上产生类似于正反馈的作用，增强组织对TNF-α的敏感性。内毒素血症时，大量的炎性介质和细胞因子产生，这些物质可以激活白细胞并促使细胞表达CD11/CD18糖蛋白黏附复合物并附着于细胞表面，也激活了血管内皮细胞表达ICAM-1，而后二者的互相结合可引起白细胞与内皮细胞的黏附，促进白细胞活化聚集，进一步导致炎性介质的释放[22]。Caspase-1的表达可以激活IL-1及IL-18，后者在肾损伤中起重要作用，实验发现，抑制Caspase-1的表达可以有效地改善肾功能[23]。通过建立大鼠内毒素血症模型发现，模型大鼠Cr及BUN升高，尿量减少、尿比重下降，提示内毒素血症导致肾脏浓缩和滤过功能受损，同时还检测到TNF mRNA及蛋白表达较对照组均有所增加，提示内毒素血症时TNF-α可能也参与了肾功能损伤过程[24]。(2)NO：OJ时内毒素激活血管平滑肌细胞和巨噬细胞，产生大量的NO，NO具有血管扩张作用，引起持续性的肾血管扩张、血压下降，从而导致肾脏血流灌注不足，七叶苷可以通过抑制NF-κB激活巨噬细胞从而减少NO的产生，减少肾脏的损伤[25]。

2.5血清白蛋白的降低SAAD等[26]通过研究发现，OJ时大鼠血肌酐逐渐升高，相反，血清白蛋白却逐渐降低，而结扎胆总管的同时每天给予含有质量浓度为20 g/L的白蛋白的大鼠血肌酐则有逐渐下降的趋势，白蛋白逐渐恢复。与此同时，在组织学上，给予白蛋白的胆总管结扎大鼠的肾脏中炎性细胞浸润的部位逐渐缩小，且产生了新生的肾小管上皮组织，该实验说明，白蛋白可以改善OJ后肾脏结构和功能的损伤，OJ时，由于白蛋白大量流失于血管外且由于肝功能受损无法弥补丢失的白蛋白，致使血清白蛋白下降而降低了其修复作用。

2.6自噬作用相对不足自噬作用是指细胞在应激状态下产生的“自食”过程，通过降解受损细胞、可溶性分子及蛋白质等大分子物质以维持代谢稳态[27]。急性肾损伤时触发自噬作用，可通过减轻肾脏氧化应激及抑制细胞凋亡等途径来缓解大鼠肾损伤。实验表明，使用西莫罗司预处理的大鼠氧化应激水平较对照组明显降低，肾功能明显好转；而使用3-甲基腺嘌呤预处理大鼠相对于用西莫罗司预处理大鼠而言，氧化应激水平上升，肾功能下降[28]。综上可见，OJ引起的肾损伤可能与细胞自噬作用相对不足导致氧化应激水平升高及细胞凋亡增加等因素有关。

3 OJ对肾脏损伤的预防及治疗

综上所述，OJ对肾脏的损伤主要涉及到内毒素、氧化应激、细胞凋亡、细胞因子及白蛋白降低、自噬作用相对不足等多个因素，各因素之间又常常相互影响、相互作用。预防OJ的关键还是在于解除梗阻，在梗阻无法解除时，可以用药物降低损伤，白藜芦醇不仅可以改善OJ时肠黏膜屏障，从而减少肠源性内毒素的产生[29]，还可以清除氧自由基抑制NF-κB激活达到抗炎、抗氧化应激作用；而对于OJ造成的急性肾损伤，白藜芦醇可以很大程度上增加肾血流量及肾小球滤过率，改善毛细血管灌注，且其对肾脏的选择性较强，不增加机体其他系统的循环压力[30]。前列地尔(前列腺素E1)可改善肾脏微循环，增加肾血流量及肾毛细血管灌注，减轻肾损伤[31]。减黄手术是治疗晚期恶性胆道梗阻的有效手段，其术式有内、外引流两种，外引流术因长期大量胆汁丢失，可引发蛋白质、消化酶、水、电解质代谢紊乱，长时间外引流也可能导致肠黏膜屏障损伤的加重，并由此引发内毒素血症和全身炎症反应[32]。研究发现，内引流术相比于外引流术，其TGR5蛋白与CD14蛋白表达均有明显下降，而TGR5蛋白与CD14蛋白表达与炎性介质释放及细胞凋亡有着密切的关系，内引流术可以减少炎症介质释放与细胞凋亡[33]，但有的术式较复杂，对机体打击较大，一般原则是尽量采用内引流术，外引流术则在确实有困难时采用[34]。

综上所述，OJ肾损伤是一个复杂的、多因素共同参与的过程。这些因素除单独引起肝损伤外，它们之间复杂的协同作用进一步加重了对肝脏的损伤。因此，想要提出更有效的干预措施，改善其预后，必须对OJ肾损伤发病机制中所涉及的各种细胞因子、炎症介质、信号通路及其相互作用进行更深入的研究，探索相应的针对性的治疗，为临床上OJ肾损伤的预防和治疗提供更好的办法。

[1] 李敏利， 吕莉慧， 金鑫鑫，等.内镜下逆行胰胆管造影术在老年患者不同类型梗阻性黄疸中的应用价值[J]. 胃肠病学和肝病学杂志, 2017, 26(3): 335-337.

LI M L, LV L H, JIN X X, et al. The application value of endoscopic retrograde cholangiopancreatography in elderly patients with different types of obstructive jaundice [J]. Chin J Gastroenterol Hepatol, 2017, 26(3): 335-337.

[2] QIN Q Y, CHEN J J, ZHANG Q F. Alteration of thromboxane A2 and prostacyclin levels in rats with obstructive jaundice and the effect of salviae miltiorrhizae on them [J]. Zhongguo Zhong Xi Yi Jie He Za Zhi, 2010, 30(3): 283-285.

[3] 韩继龙, 王勇, 刘金钢. 水通道蛋白2在梗阻性黄疸大鼠肾脏表达变化的实验研究[J]. 中国免疫学杂志, 2015, 35(2): 261-264.

HAN J L, WANG Y, LIU J G. Experimental investigates on changes of expression of Aquaporin2 (AQP2) in renal of rats with obstructive jaundice [J]. Chinese Journal of Immunology, 2015, 35(2): 261-264.

[4] FAHMY S R, MOHAMED A S. Holoturia arenicola extract modulates bile duct ligation-induced oxidative stress in rat kidney [J]. Int J Clin Exp Pathol, 2015, 8(2): 1649-1657.

[5] KOURELEAS S, ARVANITI A, STAVROPOULOS M, et al. The effect of non-absorbable antibiotics on intestinal bacterial translocation and endotoxemia in experimental obstructive jaundice [J]. Ann Gastroenterol, 2000, 13(1): 31-36.

[6] NITESCU N, GRIMBERG E, RICKSTEN S E, et al. Endothelin B receptors preserve renal blood flow in a normotensive model of endotoxin-induced acute kidney dysfunction [J]. Shock, 2008, 29(3): 402-409.

[7] YANG Y, ZHANG D M, LIU J H, et al. Wuling San protects kidney dysfunction by inhibiting renal TLR4/MyD88 signaling and NLRP3 inflammasome activation in high fructose-induced hyperuricemic mice [J]. J Ethnopharmacol, 2015, 169: 49-59.

[8] GATTICCHI L, BELLEZZA I, DEL SORDO R, et al. The Tm7sf2 gene deficiency protects mice against endotoxin-induced acute kidney injury [J]. PLoS One, 2015, 10(11): e0141885.

[9] AYDIN S, AYTAC E, UZUN H, et al. Effects of Ganoderma lucidum on obstructive jaundice-induced oxidative stress [J]. Asian J Surg, 2010, 33(4): 173-180.

[10] HATIPOGLU S, YILDIZ H, BULBULOGLU E, et al. Protective effects of intravenous anesthetics on kidney tissue in obstructive jaundice [J]. World J Gastroenterol, 2014, 20(12): 3320-3326.

[11] SHI J, YU J B, LIU W, et al. Carbon monoxide alleviates lipopolysaccharide-induced oxidative stress injury through suppressing the expression of Fis1 in NR8383 cells [J]. Exp Cell Res, 2016, 349(1): 162-167.

[12] HAN S J, JANG H S, NOH M R, et al. Mitochondrial NADP+-dependent isocitrate dehydrogenase deficiency exacerbates mitochondrial and cell damage after kidney ischemia-reperfusion injury [J]. J Am Soc Nephrol, 2017, 28(4): 1200-1215.

[13] FUNK J A, SCHNELLMANN R G. Accelerated recovery of renal mitochondrial and tubule homeostasis with SIRT1/PGC-1α activation following ischemia-reperfusion injury [J]. Toxicol Appl Pharmacol, 2013, 273(2): 345-354.

[14] GAN Y, TAO S, CAO D, et al. Protection of resveratrol on acute kidney injury in septic rats [J]. Hum Exp Toxicol, 2017, 36(10): 1015-1022.

[15] 王李菲, 苗志钊, 赵筱雯, 等. 小檗碱对梗阻性黄疸大鼠肾脏沉默信息调控因子1蛋白表达的影响及意义[J]. 中华实验外科杂志, 2015, 32(1): 94-96.

WANG L F, MIAO Z Z, ZHAO X W, et al. The effects and significances of the expression of the silent information regulator 1 protein under the influence of berberine in cholestatic kidney in rats [J]. Chin J Exp Surg, 2015, 32(1): 94-96.

[16] HOPPINS S, EDLICH F, CLELAND M M, et al. The soluble form of Bax regulates mitochondrial fusion via MFN2 homotypic complexes [J]. Mol Cell, 2011, 41(2): 150-160.

[17] SAKER Z, TSINTSADZE O, JIQIA I, et al. Importance of apoptosis markers (MDM2, BCL-2 and BAX) in conventional renal cell carcinoma [J]. Georgian Med News, 2015, (249): 27-33.

[18] LI S M, YAO S K, YAMAMURA N, et al. Expression of Bcl-2 and Bax in extrahepatic biliary tract carcinoma and dysplasia [J]. World J Gastroenterol, 2003, 9(11): 2579-2582.

[19] BADGER S A, JONES C, MCCAIGUE M, et al. Cytokine response to portal endotoxaemia and neutrophil stimulation in obstructive jaundice [J]. Eur J Gastroenterol Hepatol, 2012, 24(1): 25-32.

[20] WANG Z J, QIU Z L, HUANG J K. Experimental study about the protective effect of anti-TNF-α Mcab on kidney of rats with obstructive jaundice [J]. Chinese Journal of General Practice, 2010, 19(21): 79-82.

[21] 李毅, 张雪霞, 贾英斌, 等. 缺血后处理对梗阻性黄疸肾缺血再灌注损伤大鼠血清TNF-α水平的影响[J]. 山东医药, 2015, 55(5): 25-27.

LI Y, ZHANG X X, JIA Y B, et al. Effect of ischemic postconditioning on kidney ischemia-reperfusion injury and the expression of TNF-α in obstructive jaundice rats [J]. Shandong Medical Journal, 2015, 55(5): 25-27.

[22] 张鑫雨, 胡凤爱, 李得志. 黄芪对梗阻性黄疸幼鼠肝细胞TNF-α及ICAM-1表达的影响及意义[J]. 滨州医学院学报, 2015, 38(1): 18-21.

ZHANG X Y, HU F A, LI D Z, et al. The effects of astragalus injection on expression of TNF-α and ICAM-1 in liver cells of rats with obstructive jaundice [J]. BMU Journal , 2015, 38(1): 18-21.

[23] ZHANG X H, LI M L, WANG B, et al. Caspase-1 inhibition alleviates acute renal injury in rats with severe acute pancreatitis [J]. World J Gastroenterol, 2014, 20(30): 10457-10463.

[24] TIAN X H, JIANG W S, LI X L, et al. Protective effect of fasudil hydrochloride against acute renal injury in septicopyemia rats [J]. Asian Pac J Trop Med, 2015, 8(12): 1071-1075.

[25] LI W, WANG Y, WANG X, et al. Esculin attenuates endotoxin shock induced by lipopolysaccharide in mouse and NO production in vitro through inhibition of NF-κB activation [J]. Eur J Pharmacol, 2016, 791: 726-734.

[26] SAAD R A, FATHELBAB M F, EL-SABA A A, et al. Effect of albumin administration on the renal dysfunction after experimental surgical obstructive jaundice in male rats [J]. J Taibah Univsci, 2015, 27(6): 877-886.

[27] HUANG Y H, YANG Y L, TIAO M M, et al. Hepcidin protects against lipopolysaccharide-induced liver injury in a mouse model of obstructive jaundice [J]. Peptides, 2012, 35(2): 212-217.

[28] 吴莉, 施东婧, 李国东, 等. 自噬对大鼠原位肝移植术后急性肾损伤的影响[J]. 中华器官移植杂志, 2015, 36(10): 606-610.

WU L, SHI D J, LI G D, et al. Effects of autophagy on acute kidney injury after liver transplantation [J]. Chin J Organ Transplant, 2015, 36(10): 606-610.

[29] MA Y, XU C, WANG W, et al. Role of SIRT1 in the protection of intestinal epithelial barrier under hypoxia and its mechanism [J]. Zhonghua Wei Chang Wai Ke Za Zhi, 2014, 17(6): 602-606.

[30] ERER D, ÖZER A, DEMIRTAS H, et al. Effects of alprostadil and iloprost on renal, lung, and skeletal muscle injury following hindlimb ischemia-reperfusion injury in rats [J]. Drug Des Devel Ther, 2016, 10: 2651-2658.

[31] HOLTHOFF J H, WANG Z, SEELY K A, et al. Resveratrol improves renal microcirculation, protects the tubular epithelium, and prolongs survival in a mouse model of sepsis-induced acute kidney injury [J]. Kidney Int, 2012, 81(4): 370-378.

[32] XU C, HUANG X E, WANG S X, et al. Comparison of infection between internal-external and external percutaneous transhepatic biliary drainage in treating patients with malignant obstructive jaundice [J]. Asian Pac J Cancer Prev, 2015, 16(6): 2543-2546.

[33] WANG Z K, XIAO J G, HUANG X F, et al. Effect of biliary drainage on inducible nitric oxide synthase, CD14 and TGR5 expression in obstructive jaundice rats [J]. World J Gastroenterol, 2013, 19(15): 2319-2330.

[34] KURAHARA H, MAEMURA K, MATAKI Y, et al. Preoperative biliary drainage-related inflammation is associated with shorter survival in biliary tract cancer patients [J]. Int J Clin Oncol, 2016, 21(5): 934-939.

Researchprogressofthemechanismofrenalinjuryinobstructivejaundice

FAN Dihuan, WU Shanmin

Department of Hepatobiliary Surgery, Renmin Hospital of Wuhan University, Wuhan 430060, China

Obstructive jaundice (OJ) is a common disease in clinical biliary tract surgery. It is caused by obstruction in hepaticduct or choledochus, and it will cause different degrees of damage to the organs of the body. The kidney is one of the most sensitive organs of all kinds of damage caused by OJ. The mechanism of renal injury in OJ is related to many factors, and the purpose of this study was to investigate the mechanism of renal injury and its mechanism in the injury of OJ with different injury factors.

Obstructive jaundice; Kidney injury; Oxidative stress; Mfn2; Autophagy

邬善敏，博士，教授，主任医师，研究方向：肝胆外科基础与临床营养研究。E-mail：15327278328@163.com

10.3969/j.issn.1006-5709.2017.12.027

R57

A

1006-5709(2017)12-1432-04

2016-12-20

李 健)