作者：杨超，曾名望，张文福，陈靖，朱芸燕，张传武，赣南医科大学第一临床医学院；钟瑞蓬，蓝青海，赣州市人民医院麻醉科；王钰菲，梁伟东，赣南医科大学第一附属医院麻醉手术中心

统计表明，过去几十年中，肝硬化、肝癌等导致的死亡人数超过200万。目前，肝切除和肝移植手术仍是治疗肝癌及终末期肝病的有效手段，但术中发生肝缺血再灌注损伤(hepatic ischemia-reperfusion injury HIRI)是造成术后肝功能障碍的重要原因。随着对HIRI机制研究的深入，新的HIRI分子机制以及针对HIRI的各项新的预防保护措施也不断涌现，为临床防治HIRI提供了新的思路。

1. HIRI的发生发展机制

HIRI是多因素联合作用导致的综合结果，其具体机制尚不完全明确，相关研究仍处于初步阶段。HIRI可能与过度的炎症反应、钙超载、微循环功能障碍、肝细胞凋亡与自噬、调控性miRNA表达异常等相关。

1.1炎症反应

库普弗细胞(Kupffer cells,KCs)是存在于肝窦中的巨噬细胞，具有很强的吞噬能力，参与机体免疫应答反应。目前认为被激活的KCs可通过产生活性氧簇(reactive oxygen species,ROS)影响HIRI早期再灌注，导致肝细胞氧化应激和损伤，而中性粒细胞主要在晚期对肝组织细胞造成损伤[。在大鼠原位肝移植模型中，Yang等通过对移植大鼠肝细胞进行各亚型单细胞RNA测序发现，与对照组相比，脂肪供肝组中更容易通过KCs细胞群体高表达IL-17信号通路促进肝细胞炎症状态，证明了KCs在脂肪肝移植物损伤中具有关键作用，这也与基因Lcn2在脂肪供肝组中显著表达的结果一致，而Lcn2已被证实与脂肪肝炎症介质损伤相关的脂肪细胞相关。

同时，KCs在受到其他刺激作用下，能显著分泌白细胞介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)等其他促炎症细胞因子。Li等研究表明，利拉鲁肽抗HIRI的保护作用也与KCs有关，通过利拉鲁肽预处理可抑制KCs激活和表达，明显降低小鼠体内IL-1β、TNF-α等炎症因子的释放，减轻HIRI；去除KCs后，这种药物的肝保护作用基本消失。这表明利拉鲁肽是通过抑制KCs激活和炎症反应产生抗HIRI的作用。

除了上述KCs及中性粒细胞参与了HIRI反应机制，最新证据表明T细胞、树突状细胞等多种细胞类型同样在HIRI中发挥作用。此外，肝可合成人体90%的补体成分，而补体系统作为人体免疫系统的重要组成部分，在调节机体炎症、免疫反应中发挥着重要作用。在一些动物模型中，C3/C5补体抑制剂减少了补体激活，可明显降低肝术后肝酶、炎症因子水平，减少炎症细胞浸润。同时，补体还通过激活KCs和中性粒细胞来促进ROS产生造成肝移植的细胞损伤。因此，我们可通过调控机体炎症反应来防治HIRI的发生。

1.2钙超载

在正常生理条件下，钙离子的电化学梯度在维持细胞内外钙离子的动态平衡中发挥重要作用，从而保障细胞的正常生理机能。在HIRI期间，肝组织细胞无氧代谢增加导致细胞内ATP合成减少，依赖ATP的钙泵活性降低引起细胞内钙离子蓄积，细胞内钙超载则导致细胞结构受损和功能障碍。线粒体钙超载也参与了HIRI的发生，而阻断钙超载则被证实为肝细胞提供了很好的保护作用。这些研究成果也为今后诊断、预防及治疗HIRI带来新的方法。

1.3细胞自噬、凋亡

自噬是细胞内一种自我消化途径，通过溶酶体的参与将运输至其内的错误折叠、损坏的蛋白质和细胞器降解。在溶酶体酶的作用下，细胞选择性地清除异常或功能障碍的线粒体，从而避免细胞内受损的线粒体和细胞毒性线粒体副产物的积累，维持细胞的正常生理功能。有研究报道，抑制HIRI期间细胞自噬可使ROS增加，最终导致肝细胞死亡。

凋亡作为活体组织中基因调控的细胞程序性死亡同样调控HIRI。Qi等发现使用油酰乙醇胺能激活PPAR-α信号级联反应，通过调节内质网应激反应，使CHOP、caspase-12等凋亡蛋白表达显著下调，减少内质网介导相关细胞凋亡途径的激活，从而减轻HIRI。此外，天然酚类化合物丹皮酚被发现可以通过激活保护性抗氧化Nrf2/HO-1信号通路，抑制促凋亡相关Bax基因的表达和TLR4/MYD88/NF-κB炎症信号通路，同时显著上调抗凋亡Bcl-2基因的表达，最终减轻氧化应激和炎症反应，抑制肝细胞凋亡。

另一项动物肝脏模型研究同样证实，Bax表达下调和Bcl-2蛋白水平降低可减少肝细胞凋亡，发挥药物预处理的HIRI保护效应。总之，细胞自噬和凋亡在HIRI发病机制中发挥了重要作用，增强自噬、抑制细胞凋亡可以提高机体对HIRI的耐受性，促进肝细胞再生，避免肝细胞死亡，维持肝功能正常。

1.4微小核糖核酸(microRNA,miRNA)

miRNA是一种内源性非编码小RNA，可通过作用于转录和翻译水平来影响细胞的基因表达。Song研究显示，miR-101的过表达能激活m-TOR信号通路并降低Lc3Ⅱ和caspase-3的表达，进而抑制细胞自噬，避免肝细胞广泛坏死和凋亡，从而减轻HIRI。Liu等研究发现，肝细胞外分泌的miR-122-5p通过调节PPAR信号通路激活KCs，在促进HIRI中发挥了重要作用。

此外，Kong等的研究已初步支持将肝细胞线粒体中miR-23b-5p作为评估肝移植物质量的候选指标，相比传统生物标志物，线粒体miRNA同时具备高灵敏度和一致性等优点，未来有望更独立、更精准地衡量HIRI程度，从而提高肝移植器官存活率，降低器官遗弃率。目前，各亚型miRNA成为评估影响肝细胞炎症途径的生物标志物，并已经取得不菲的研究成果，这可能成为临床今后减轻HIRI潜在的治疗靶点。

1.5其他

细胞生物能量利用受阻和线粒体功能障碍贯穿了HIRI整个过程。线粒体是最容易受到HIRI影响的细胞器之一，其生物能量缺乏会促进肝细胞凋亡，同时线粒体生物能量活性也与肝细胞坏死释放AST、ALT有关。一项动物研究同样证明了增强线粒体活性，可恢复生物能量供应，减少HIRI的细胞死亡，并促进肝细胞的再生。

目前，对于恢复线粒体功能相关治疗的研究不多，但维持线粒体正常运作，保证肝细胞功能正常，促进肝细胞增殖，则初步支持可通过干预线粒体能量合成途径来防治HIRI的发生。

2.围术期麻醉药物处理对HIRI的保护作用

引起肝病理生理改变的HIRI被公认为影响肝手术后患者发病率和病死率的主要原因，而如何防止HIRI的发生则已然成为国内外的研究热点。众多临床及基础研究证实，许多麻醉药物在HIRI的防治中也体现出独特优势，其中主要包括七氟醚、右美托咪定、丙泊酚、瑞芬太尼。这些麻醉药物在各项研究试验中均被证实可通过多种机制减轻肝组织细胞损伤，参与肝功能保护。

2.1七氟醚

七氟醚作为目前手术中最常用的挥发性吸入麻醉药物，与传统卤代烃可引起严重肝毒性氟醚不同，七氟醚因其麻醉诱导中表现出更罕见的肝损害和对HIRI特有的保护作用而越来越受到临床工作者的青睐。在一项分析七氟醚药物处理对肝移植术后急性移植物损伤和临床结局的影响的研究中，七氟醚组围术期移植物功能障碍发生率、主要并发症发生率和病死率明显更低。

Zhang等研究显示，七氟醚能下调miR-122和凋亡基因p53的表达，激活兼具抗炎和抗氧化能力的Nrf2/HO-1信号通路，促进下游炎症因子（TNF-α、IL-1β和IL-6）的下调和抗炎因子(IL-10)的上调，逆转HIRI引起的肝细胞凋亡增加，从而发挥肝细胞保护作用。同样，多项研究报道七氟醚还可介导激活HGF/Met信号通路、GAB2/PI3K/AKT信号通路等，抑制细胞自噬、凋亡作用，减轻氧化应激和炎症反应，促进肝细胞功能恢复，保护肝免受缺血再灌注损伤。

2.2右美托咪定

右美托咪定作为强效和高选择性的α2肾上腺素受体激动剂，因其具有镇静、镇痛及抗交感活性等作用，广泛应用于重症监护病房及各项有创操作过程中。研究证实，右美托咪定可通过抗炎、抗凋亡作用减轻HIRI。Zhang等发现，右美托咪定可通过抑制α-谷胱甘肽S-转移酶、IL-6、TNF-α的释放而抑制炎症反应，同时降低肝切除后血清中ALT、AST含量，从而防止HIRI的发生。此外，右美托咪定还可通过抑制突触前受体释放的儿茶酚胺来保护肝细胞。右美托咪定为临床肝功能不全或急性肝衰竭患者的辅助康复治疗提供了新的药物选择。

2.3丙泊酚

丙泊酚是目前应用于全身麻醉诱导中最常用的静脉麻醉药物，也常用于麻醉维持及重症监护的镇静。动物研究表明，丙泊酚可通过调节免疫、抗炎、抗氧化等作用保护脑、心及肝等多种器官免受缺血再灌注损伤。Ma等的研究证实，在肝缺血模型的小鼠实验中，丙泊酚可通过显著减少炎症因子TNF-α、IL-6释放和ROS、MDA产生发挥抗炎和抗氧化的作用，明显降低小鼠血清中ALT、AST水平和肝细胞凋亡程度，促进细胞活力，最终抑制肝细胞损伤。

研究显示，丙泊酚的保护作用与其提高肝细胞活力，减少肝酶释放，降低氧化应激反应作用有关。另有研究报道，丙泊酚可通过抑制HOXA-11AS/PTBP1/HDAC4信号通路逆转HIRI诱导的肝纤维化，改善肝功能损伤。以上研究说明，丙泊酚在减轻HIRI，改善肝功能方面也有一定的作用。

2.4瑞芬太尼

超短效纯μ型阿片受体激动剂瑞芬太尼可抑制麻醉和手术刺激引起的应激反应，保证麻醉深度和维持血流动力学稳定。近年来，国内外学者开展了一系列关于瑞芬太尼减轻HIRI机制的研究。Zhou等研究发现，瑞芬太尼通过调节ZEB1/LIF信号通路上调HIF1α表达，有效减少了HIRI导致肝细胞凋亡和炎性细胞浸润，提高了细胞存活率，最终达到保护肝的目的。

另一项小鼠HIRI模型研究结果显示，瑞芬太尼可促进HIRI细胞表面β-arrestin2受体表达，并抑制炎症关键分子Toll样受体4(Toll-like receptor 4,TLR4)表达，抑制丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)信号通路和核因子-κB(nuclear factor kappa B,NF-κB)的激活，降低细胞磷酸化水平，从而避免了KCs激活诱发的炎症反应，减少细胞坏死和凋亡，促进肝细胞增殖。以上结果为进一步证实瑞芬太尼对HIRI的保护作用提供了依据。

3.围术期非药物处理对HIRI的保护作用

缺血预处理(ischemic preconditioning,IPC)是一种在器官长时间缺血事件发生前应用短暂性血流阻断后再灌注的器官保护技术。Murry等最早于1986年提出IPC的概念，并在犬冠状动脉再灌注的模型中发现，在再灌注损伤前短暂反复行冠状动脉5 min缺血/5 min再灌注的预处理后，可以有效减少犬的心肌梗死面积。随后在其他器官中同样证实IPC具有器官保护作用。

IPC于1993年首次描述于大鼠肝脏模型的实验中，研究人员观察到IPC能明显改善大鼠的肝功能和存活率。之后关于IPC在人体肝切除的保护效益也逐渐在临床被证实。肝门阻断技术在肝切除术中的广泛应用可以有效减少术中出血，但肝门重新开放后的缺血再灌注损伤是导致术后肝功能障碍的重要因素。此外，术中直接行肝门血管的IPC有一定的操作难度和潜在的血管损伤可能，限制了其在临床的推广。

远端缺血预处理(remote ischemic preconditioning,RIPC)是指在对一个器官短暂缺血处理后，可以提高远处器官对后续缺血缺氧的耐受能力，产生器官保护作用。目前多项动物研究表明，RIPC是一种有效、简单且不会对肝门血管造成直接机械损伤的缓解HIRI的方法。

Jia等成功建立了RIPC模型，对肝移植前的大鼠后肢用止血带提前实行3个循环的闭塞5 min/再灌注5 min预处理，证明了RIPC在抗炎、抗氧化方面都能有效减轻肝移植后细胞损伤。多项临床研究显示，围术期经RIPC后，可显著提高患者术后预后和生活质量，证实了RIPC减轻HIRI的有效性。因此，RIPC具有良好的肝保护作用，对于治疗HIRI具有非常重要的临床价值。

3.1 RIPC对HIRI的保护机制

3.1.1抑制炎症反应，减轻氧化应激，减少细胞凋亡

HIRI发生时，细胞炎症因子TNF-α和IL-6水平均升高，这些细胞炎症因子和趋化因子之间可发生不同的相互作用，一方面促进ROS产生，启动炎症过程；另一方面TNF-α的释放又能诱导肝细胞内的凋亡信号级联反应，最终导致细胞发生程序性死亡。

RIPC能通过激活肝三磷酸腺苷敏感性钾通道(ATP-sensitive potassium channel,KATP)抑制缺血损伤后肝细胞释放高迁移率族蛋白1(high mobility group box chromosomal protein1,HMGB1)介导的TLR4/MyD88/NF-κB级联通路的激活，抑制ROS产生，阻止细胞凋亡，进而防止HIRI的发生。另一项研究证实，目标人群接受RIPC训练可以减少剧烈运动引起的氧自由基的产生，减少氧化应激对肝损伤的影响。

3.1.2激活KATP

KATP是一种广泛表达于心血管系统的通道，通过调节细胞代谢与膜兴奋性联系影响一系列生物学活动。相关研究表明，KATP除了具有调节血管张力的作用，还可以发挥肝细胞保护作用。通过小鼠模型研究发现，RIPC对肝细胞的保护作用可以被KATP激动剂二氮嗪放大，相反，这种保护作用可以被KATP抑制剂格列本脲所逆转；此外，二氮嗪联合RIPC相比在单独使用RIPC的小鼠肝模型中，可显著降低炎症反应和减少细胞凋亡。这表明肝KATP的激活或开放是RIPC治疗HIRI的关键机制，KATP介导了RIPC诱导的肝保护作用，有望成为治疗HIRI新靶点。

3.1.3改善肝微循环

研究表明，微循环是HIRI的主要靶点。临床上，肝供体保存和移植过程中都伴随着有效血流量减少，从而导致肝细胞能量利用障碍，引起细胞内离子转运障碍和活性氧化物质的积聚，进而激活多种酶系统并导致细胞损伤发生，最终发生肝微循环衰竭。RIPC能够通过增大肝微循环小血管直径而增加肝窦血流灌注量，改善微循环参数，维持组织能量供应，从而减少肝窦中性粒细胞黏附导致的细胞死亡，提高肝移植后功能和细胞存活率。

研究发现，休克后发生肝损伤时，RIPC可以提高机体对缺血的自适应能力，增加缺血时肝器官灌注；同时，RIPC大鼠在再灌注时血压波动更小，避免了肝窦结构破坏进一步加重，发挥RIPC保护肝细胞的作用。

3.2低温充氧灌注技术

低温充氧灌注技术是一种维持器官基本代谢和功能动态保存的技术。在肝移植手术中，移植物暴露时在重新建立有效的循环再灌注前存在冷缺血和热缺血两个重要时期，尤其在冷缺血期进行低温灌注处理能够有效抑制HIRI，改善移植物功能，恢复其生理血流量。

此前，肝移植物采用传统的静态冷藏法(static cold storage,SCS)保存，显著降低了移植后转氨酶水平。Schlegel等在大鼠模拟离体肝移植模型中，对大鼠肝脏进行低温充氧灌注处理(hypothermic oxygenated perfusion,HOPE)后发现，HOPE的肝损伤程度较只用低温或常温灌注处理的肝损伤程度更低，一方面认为HOPE通过减少缺血时琥珀酸的堆积引起线粒体黄素单核苷酸(flavin mononucleotide,FMN)和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,NAD)的释放，减少ROS产生，抑制氧化应激反应，同时减少线粒体损伤并改善线粒体呼吸复合体功能，维持肝较高的ATP水平；另一方面则抑制KCs和内皮细胞触发的炎症级联反应，避免肝功能损伤恶化，最终提高移植肝的存活率。国外一项多中心、观察性研究发现，低温充氧灌注技术可安全地延长移植物保存时间，有效降低肝移植后再灌注相关并发症的发生率，并改善患者的预后。

目前，大量研究表明，低温充氧灌注技术对HIRI的保护作用机制主要包括：(1)抑制炎症、氧化应激反应，清除氧自由基；(2)改善肝内微循环，维持组织正常氧供，减少无氧酵解，防止酸中毒；(3)稳定线粒体功能，保证能量供应正常，减少细胞内Ca2+浓度，阻断钙超载；(4)减轻内质网应激反应，抑制细胞凋亡；(5)调节细胞自噬。

为了进一步增强HOPE的效果并揭示其潜在机制，将HOPE与各种方法相结合，如灌注液联合应用氧化抑制剂、检测miRNA生物标志物等，这些技术应用为预防HIRI提供了更多可行且有效的治疗选择。对肝移植物进行HOPE有效减轻肝器官移植后面临的HIRI，极大提高手术成功率及患者预后，值得临床推广使用。

4.总结与展望

综上所述，围术期HIRI是影响肝移植、肝门阻断肝切除等术后转归的重要原因，但目前尚无完全有效可靠的防治方法。随着研究的深入，HIRI的各种分子机制不断被揭示，但都主要来自动物实验，仍需通过更多研究进一步探索和验证。

近年来，缺血后处理、肠道微生物群治疗、纳米疗法、非编码RNA生物标记等新技术均成为治疗HIRI的有效手段。相关基础研究揭示的病理生理机制为临床防治HIRI提供了有力的理论依据和保护策略，同时也为开发新的治疗干预措施指明了方向。未来会有更多安全有效的药物和治疗技术进一步减少围术期HIRI，为避免临床发生肝功能不全或肝衰竭、加速患者术后康复提供有前景的干预解决方案。

来源：杨超,曾名望,张文福,等.围术期肝缺血再灌注损伤发生机制及保护措施的研究进展[J].局解手术学杂志,2024,33(04):359-364.

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