孟千港 肖夢柔 趙 媛

湖南師范大學(xué)附屬第一醫(yī)院麻醉科，湖南長沙 410005

肝缺血再灌注損傷（ischemia reperfusion injury，IRI）是常見于肝臟手術(shù)的病理過程，與肝切除術(shù)后肝功能衰竭、早期移植物功能障礙等多種并發(fā)癥密切相關(guān)[1-2]。其發(fā)生機(jī)制可能與氧自由基的產(chǎn)生、鈣超載、庫普弗細(xì)胞活化、中性粒細(xì)胞聚集和細(xì)胞凋亡等有關(guān)[2-4]。術(shù)中肝門阻斷后，肝臟缺血缺氧使得肝細(xì)胞中呼吸鏈中斷，腺苷三磷酸（adenosine triphosphate，ATP）耗盡，乳酸生成增加，導(dǎo)致細(xì)胞能量代謝障礙和細(xì)胞水腫，松開阻斷后血流灌注，使得肝臟損傷加重，這中間發(fā)生的氧化應(yīng)激反應(yīng)已被證明在誘發(fā)肝細(xì)胞壞死或凋亡的過程中起到主導(dǎo)作用[5-6]。核轉(zhuǎn)錄因子紅系2 相關(guān)因子2（nuclear factor-erythroid 2-related factor 2，Nrf2）信號通路具有抗炎、抗氧化、抑制細(xì)胞凋亡的作用，被廣泛應(yīng)用于心血管、代謝和炎性疾病等疾病的治療[7-8]。研究發(fā)現(xiàn)，肝細(xì)胞中炎癥和氧化應(yīng)激水平的下降與Nrf2 信號通路的激活相關(guān)，Nrf2 信號通路作為機(jī)體調(diào)控氧化應(yīng)激平衡的主要通路，是防治肝臟IRI的重要靶點(diǎn)之一[9]。隨著麻醉技術(shù)及藥物研究的發(fā)展，除減少肝門阻斷時(shí)間、缺血預(yù)處理等外科防治手段外，還能通過在術(shù)中使用具有抗炎、抗氧化應(yīng)激的麻醉藥物來減輕肝臟IRI。近年來，有多個(gè)研究團(tuán)隊(duì)針對Nrf2信號通路開展了一系列麻醉藥物減輕肝臟IRI 的相關(guān)研究。現(xiàn)就該因子與肝臟IRI 關(guān)系及麻醉藥物防治進(jìn)行總結(jié)梳理。

1 Nrf2 信號通路與肝臟IRI 的關(guān)系

1.1 抑制炎癥反應(yīng)

炎癥反應(yīng)是肝臟IRI 的重要機(jī)制之一，在肝臟IRI 過程中，大量活性氧（reactive oxygen species，ROS）、細(xì)胞因子釋放，這些物質(zhì)能夠吸引中性粒細(xì)胞向受損區(qū)域聚集，加重機(jī)體的炎癥反應(yīng)。同時(shí)，在再灌注期間，大量抗氧化劑活性抑制，降解增加，導(dǎo)致體內(nèi)抗氧化劑不足，進(jìn)一步降低肝臟清除ROS 能力，ROS 在肝細(xì)胞內(nèi)的大量積累損壞了細(xì)胞膜和線粒體，最終導(dǎo)致肝細(xì)胞死亡。兩種Nrf2 激動劑（衣康酸鹽和dh404）已被證明能夠通過降低白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-1β、IL-10 和一氧化氮合酶的表達(dá)抑制肝臟IRI 誘導(dǎo)的炎癥[8，10]。衣康酸鹽使Nrf2 上游因子Keap1 的關(guān)鍵半胱氨酸殘基烷基化，從而促進(jìn)Nrf2 合成并遷移到細(xì)胞核，發(fā)揮抗炎作用。有文獻(xiàn)表明，特異性敲除Nrf2后，核因子-κB、IL-6 水平升高，IL-10 水平降低，肝臟損傷更重，這表明，Nrf2 在IRI 后的炎癥反應(yīng)中起到重要作用[2]。Nrf2 被敲除后，肝細(xì)胞更容易受到ROS及炎癥物質(zhì)損傷。因此，Nrf2 的激活對于肝臟IRI 過程中抑制炎癥反應(yīng)至關(guān)重要。

1.2 減輕氧化應(yīng)激水平

肝臟在IRI 急性期會產(chǎn)生氧化應(yīng)激反應(yīng)。在生理?xiàng)l件下，機(jī)體氧自由基的合成和消耗保持穩(wěn)態(tài)。在缺血再灌注急性期間，內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂，抗氧化系統(tǒng)調(diào)節(jié)失衡，大量ROS 在機(jī)體內(nèi)蓄積，造成細(xì)胞損傷。Nrf2 信號通路是常見的抗氧化應(yīng)激重要通路，是體內(nèi)調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激平衡的“金鑰匙”，廣泛參與保護(hù)缺血再灌注過程細(xì)胞及組織損傷的過程。機(jī)體遭受氧化應(yīng)激損傷，Nrf2 的活性增強(qiáng)，激活關(guān)鍵的抗氧化基因，如血紅素加氧酶1（heme oxygenase-1，HO-1）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）等，從而提高細(xì)胞及組織抗氧化能力。Masuda 等[10]發(fā)現(xiàn)，當(dāng)給予dh404（Nrf2 激活因子）后，血清谷丙轉(zhuǎn)氨酶、谷草轉(zhuǎn)氨酶及組織髓過氧化物酶活性顯著降低，竇靜脈充血、空泡化和凋亡程度顯著降低。陳三洋等[3]用瑞香素對小鼠肝臟缺血再灌注損傷模型進(jìn)行預(yù)處理，發(fā)現(xiàn)血清中Nrf2、NQO1、SOD 和谷胱甘肽表達(dá)水平下降，丙二醛活性增加。這說明通過激活Nrf2 信號通路，能夠上調(diào)SOD、NQO1 活性，從而減輕氧化應(yīng)激。

1.3 抗細(xì)胞凋亡

有研究發(fā)現(xiàn)，大量ROS 釋放引起氧化應(yīng)激是導(dǎo)致細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵所在[11]。在肝臟IRI 中，ROS 在誘導(dǎo)肝細(xì)胞損傷中起到重要作用。Nrf2 相關(guān)信號通路是參與體內(nèi)抗氧化應(yīng)激的重要通路，大量ROS 產(chǎn)生能夠刺激Nrf2 的表達(dá)，促進(jìn)下游HO-1 等抗氧化基因表達(dá)從而加強(qiáng)細(xì)胞抗氧化應(yīng)激能力[12]。Dh404 激活Nrf2，并受到Keap1 調(diào)控，可能影響氧化還原反應(yīng)介導(dǎo)的谷胱甘肽合成，從而減輕肝細(xì)胞損傷[10]。當(dāng)使用蘿卜硫素刺激時(shí)，Nrf2 活化并進(jìn)行核轉(zhuǎn)位，并與ARE結(jié)合，誘導(dǎo)下游抗氧化酶和解毒酶的產(chǎn)生，從而增強(qiáng)肝臟的抗氧化能力，減輕氧化應(yīng)激引起的細(xì)胞凋亡[13]。

1.4 抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激（endoplasmic reticulum stress，ERS）涉及包括心、肝臟、下肢等重要臟器IRI 的發(fā)生、發(fā)展。當(dāng)ERS 持續(xù)存在或者反應(yīng)過強(qiáng)時(shí)，細(xì)胞損傷過重，未折疊蛋白質(zhì)反應(yīng)（unfolded protein response，UPR）會激活多個(gè)信號通路，從而引起細(xì)胞凋亡。由于肝IRI 發(fā)生過程中時(shí)，大量ATP 耗竭，從而影響內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成、折疊和分選蛋白的能力，并可能會導(dǎo)致ERS 和UPR活化[14]。而在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)，蛋白質(zhì)折疊過程形成的二硫鍵能夠促進(jìn)釋放大量ROS，加重氧化應(yīng)激損傷。有相關(guān)報(bào)道發(fā)現(xiàn)，X-box 結(jié)合蛋白1（X-box binding protein-1，XBP1）是一種ERS 反應(yīng)蛋白，其和下游靶標(biāo)HRD1 可能在IR 誘導(dǎo)的急性腎損傷中發(fā)揮突出作用[15]。在腎臟IRI 發(fā)生時(shí)，ERS 相關(guān)信號軸XBP1/HRD1 表達(dá)增強(qiáng)，進(jìn)而導(dǎo)致Nrf2 的泛素化和降解增加，因此，Nrf2可能通過參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激從而調(diào)節(jié)缺血再灌注損傷過程，但具體作用機(jī)制仍需要后續(xù)大量工作對其加以研究。

2 麻醉藥物干預(yù)Nrf2 在肝臟IRI 中作用機(jī)制的研究

2.1 靜脈麻醉類藥物

2.1.1 丙泊酚 丙泊酚作為一種酚類靜脈麻醉劑，具有起效快，持續(xù)時(shí)間短的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于時(shí)間短的小手術(shù)麻醉。丙泊酚的多器官保護(hù)作用一直是研究熱點(diǎn)，有研究從結(jié)構(gòu)上分析，認(rèn)為丙泊酚化學(xué)結(jié)構(gòu)類似于維生素E，能夠發(fā)揮抗炎、抗凋亡和抗氧化作用[16]。在一項(xiàng)對比研究中，Ge 等[17]發(fā)現(xiàn)，采用丙泊酚預(yù)處理能夠使肝細(xì)胞中的Nrf2 表達(dá)水平增高，推測丙泊酚可能通過增高Nrf2 表達(dá)水平對肝IRI 起到保護(hù)作用。此外，還能通過調(diào)控沉默信息調(diào)節(jié)因子，減輕IRI 中的鐵死亡，抑制細(xì)胞自噬，降低LC3Ⅱ/Ⅰ比例[18]。丙泊酚還能通過誘導(dǎo)增加Nrf2 下游靶標(biāo)HO-1 的表達(dá)，從而抑制細(xì)胞凋亡來減輕肝臟IRI 導(dǎo)致的遠(yuǎn)隔臟器，比如肺、腎臟的影響，起到多器官保護(hù)的作用[19-21]。

2.1.2 咪達(dá)唑侖 咪達(dá)唑侖是一種苯二氮類鎮(zhèn)靜劑，常用于麻醉前鎮(zhèn)靜或局部麻醉輔助。有文獻(xiàn)報(bào)道，咪達(dá)唑侖能夠通過上調(diào)Nrf2/HO-1 通路，進(jìn)而提高細(xì)胞抗氧化應(yīng)激損傷能力，從而減輕肝臟急性損傷及腎臟IRI[22-23]。但有關(guān)咪達(dá)唑侖與缺血再灌注方面的研究較少，這也為未來肝臟IRI 治療提供新的研究方向。

2.1.3 氯胺酮 氯胺酮作為N-甲基-D-天冬氨酸受體阻斷劑，研究發(fā)現(xiàn)對眼、肝臟等重要臟器IRI 具有保護(hù)作用[24]。而艾司氯胺酮作為氯胺酮的同分異構(gòu)體，起效更快，不良反應(yīng)更少。更有研究發(fā)現(xiàn)，艾司氯胺酮能夠通過激活Nrf2/HO-1 信號通路，顯著降低大鼠肝損傷時(shí)血清中的谷丙轉(zhuǎn)氨酶、谷草轉(zhuǎn)氨酶含量，減少氧化應(yīng)激及細(xì)胞凋亡，減輕肝細(xì)胞壞死和炎癥細(xì)胞浸潤，從而有效保護(hù)肝臟[25]。

2.1.4 依托咪酯 依托咪酯是一種短效非巴比妥類靜脈麻醉藥，具有對呼吸系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)影響較小，安全性高等優(yōu)點(diǎn)。依托咪酯能夠通過抑制氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡，從而發(fā)揮器官保護(hù)作用[26]。在I/R 誘導(dǎo)的心肌損傷模型中，Lv 等[7]研究證實(shí)了依托咪酯能夠通過激活Nrf2 轉(zhuǎn)錄，上調(diào)大鼠心肌組織中Nrf2 和HO-1的表達(dá)，從而提高SOD 和谷胱甘肽水平，減輕心肌纖維化，改善心功能。此外，還有研究發(fā)現(xiàn)，依托咪酯能夠增強(qiáng)小鼠肺部的抗氧化和抗炎作用，且同樣與Nrf2/HO-1 信號通路上調(diào)有關(guān)[27]。目前，關(guān)于依托咪酯在肝臟IRI 中的作用的研究有限，但基于其對心肌及肺的保護(hù)作用，推測其對于肝臟IRI 具有較好的保護(hù)作用。

2.2 吸入麻醉類藥物

吸入麻醉藥如七氟醚近年來對大腦、肝臟、腎臟和腸道IRI 的研究較多。在一項(xiàng)臨床試驗(yàn)中，沈悅等[28]通過比較行肝臟切除術(shù)的肝硬化患者血清中谷丙轉(zhuǎn)氨酶、谷草轉(zhuǎn)氨酶、SOD 及丙二醛水平，說明七氟醚能減輕肝臟IRI中氧自由基介導(dǎo)的脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，避免氧自由基對肝細(xì)胞的損害。此外，在動物實(shí)驗(yàn)中也有相關(guān)研究，Ma 等[29]研究表明，七氟醚預(yù)給藥可以上調(diào)Nrf2 水平，從而誘導(dǎo)增加下游抗氧化酶及減少細(xì)胞黏附分子水平，減少組織及細(xì)胞氧化應(yīng)激損傷及炎癥反應(yīng)，從而產(chǎn)生肝保護(hù)作用。這個(gè)結(jié)果與Zhang 等[30]的研究報(bào)道相似，他們發(fā)現(xiàn)七氟醚可以通過抑制肝臟IRI 引起的miR-122 上調(diào)，促進(jìn)Nrf2 核轉(zhuǎn)位，使下游HO-1 表達(dá)增加，推動肝臟IRI 后肝細(xì)胞功能恢復(fù)。

2.3 其他麻醉藥

右美托咪定是一種高選擇性的α2-腎上腺素受體激動劑，能夠作用于藍(lán)斑核的α2受體激動產(chǎn)生鎮(zhèn)靜催眠作用；同時(shí)也能作用于脊髓內(nèi)的α2受體產(chǎn)生鎮(zhèn)痛作用。近年來有研究證明，右美托咪定能夠通過作用于Nrf2 信號通路發(fā)揮抗炎和器官保護(hù)作用[31-32]。Wu 等[32]通過構(gòu)建人肝細(xì)胞缺氧-復(fù)氧模型與大鼠肝臟I/R 損傷模型，發(fā)現(xiàn)右美托咪定組血清中的α-GST、IL-6、腫瘤壞死因子-α、谷丙轉(zhuǎn)氨酶、谷草轉(zhuǎn)氨酶的水平顯著降低，壞死面積較小，肝組織中的Nrf2 水平升高，同時(shí)抑制了NLRP3 炎癥小體與炎癥反應(yīng)的發(fā)生。Zhao 等[31]研究表明右美托咪定能夠通過激活Nrf2/HO-1 通路，增強(qiáng)HO-1 的表達(dá)，從而降低炎癥因子發(fā)揮抗炎作用，且這種抗炎作用具有劑量依賴性，這證明右美托咪定可作為具有肝臟保護(hù)作用的潛在保護(hù)劑。

3 討論

綜上所述，Nrf2 相關(guān)信號通路作為經(jīng)典的抗氧化信號通路，具有抗氧化、抗炎癥、抗凋亡、調(diào)節(jié)自噬和抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激等多方面作用。肝臟IRI 是一種十分復(fù)雜的病理生理過程，鈣超載，ATP 合成障礙、線粒體損傷、ROS 的大量激活等機(jī)制都參與其中，單純使用某種藥物或采用某種手術(shù)方式不能得到十分滿意的防治效果。近年來，有關(guān)Nrf2 相關(guān)通路調(diào)節(jié)心臟、肝臟、腎臟和腸道缺血再灌注損傷的報(bào)道日益增多。麻醉藥物也因?yàn)閰⑴c手術(shù)全程、可聯(lián)合使用的特有優(yōu)勢成為治療肝臟IRI 的研究熱點(diǎn)。本文通過對治療肝臟IRI 的相關(guān)麻醉藥物進(jìn)行總結(jié)，對麻醉藥物靶向調(diào)控Nrf2 信號通路及相關(guān)因子防治肝臟IRI 的研究進(jìn)行梳理總結(jié)，展示了Nrf2 在肝臟IRI 的重要作用。雖然對于Nrf2 相關(guān)信號通路及其相關(guān)因子在肝IRI 作用的研究作用機(jī)制逐漸明朗，但關(guān)于麻醉藥物通過該因子防治肝臟IRI 的系統(tǒng)性研究仍較少。因此，未來研究Nrf2 相關(guān)信號通路在IRI 中的作用研究及相關(guān)麻醉藥物研究，能夠?yàn)闇p輕患者IRI，促進(jìn)患者恢復(fù)提供方向。

利益沖突聲明：本文所有作者均聲明不存在利益沖突。