创伤后肝功能不全.docx

第43章 战创伤后肝功能不全 第1节 概 念 战创伤后肝功能不全是指继发于战创伤后，凡各种致肝细胞损伤因素使肝细胞（包括肝实质细胞和Kupffer细胞）发生损害，使其代谢、分泌、合成、解毒与免疫功能发生障碍，机体不同程度的出现肝酶升高、黄疸、出血、继发性感染、肾功能障碍、脑病、肺病等一系列临床综合征，此种情况称之为肝功能不全（hepatic isufficiency）。肝细胞受损是肝功能不全的基础，应把肝功能不全视为肝实质细胞与Kupffer细胞功能障碍综合作用的结果[1]。 需要强调的是，肝脏是最大的巨噬细胞群落，发挥“生物滤膜”作用。肝脏各类细胞中尤其是Kupffer细胞承担者单核吞噬系统功能的80-90%，其细胞功能已日益为人们所重视，战创伤后Kupffe细胞功能受损、障碍、异常激活、大量凋亡，将加重肝细胞损伤。 第2节 肝细胞损伤的发生机制 现有研究表明，战创伤后应激、失血、休克、感染等因素是造成继发性肝细胞损伤的主要病因，致病机制复杂，主要涉及氧化应激、缺氧性损伤、缺血/再灌注损伤、细胞因子与炎症介质等诸多机制，内毒素血症、脓毒症造成的肝细胞损伤已得到充分证实且日益受到重视，他们之间存在着密切的、有机的联系，往往难以截然分开，战创伤后肝细胞损伤机制多为综合性，现分述如下： 一、 氧化应激与肝细胞损伤 氧化应激[2]是指机体在遭受战创伤等各种有害刺激时，体内高活性分子如活性氧自由基(reactive oxygenspecies，ROS)和活性氮自由基(reactive nitrogen species，RNS)产生过多，氧化程度超出氧化物的清除，氧化系统和抗氧化系统失衡，从而导致组织损伤。虽然低浓度的ROS作为细胞内信使参与细胞增殖，但是大量的ROS则会导致细胞死亡。 （一）战创伤后失血、失液导致肝脏缺血、缺氧，在肝缺血的尾声和再灌注的开始，活性氧是最先生成的一种元素。羟基、超氧阴离子和过氧化氢等所有这些活性氧在再灌注开始时，都不同程度上直接及间接参与了损伤反应。如从黄嘌呤脱氢酶形成黄嘌呤氧化酶(一个依赖于氧的过程，释放出ROS、过氧化氢、过氧化物和尿酸)，激活Kupffe细胞（KC）和中性粒细胞诱导生成NADPH氧化酶(当NADPH氧化酶是被限制的时候，ROS的产生是被限制的)，和从NO转变为过氧亚硝酸盐。由于ROS和RNS的细胞毒性、脂质过氧化、蛋白过氧化和过氧化亚硝基的形成在肝缺血再灌注时频繁发生。有力的证据证明KC是造成缺血再灌注肝脏损伤的重要因素，是缺血激活再灌注的过程中ROS的主要来源KC。促炎症细胞因子像TNF-a，IL-1或interferon-7可以诱导产生ROS。同时缺血细胞损伤也导致了细胞内的氧化应激。而线粒体中的细胞氧化被认为是细胞内ROS的主要来源。 （二）自由基引起肝细胞损伤的主要机制为[3]：1.改变蛋白质结构，使丧失生物活性；2.直接损伤肝细胞生命必须基团，导致DNA、RNA损伤和蛋白质合成障碍；3.启动脂质过氧化反应，损伤肝细胞质膜，引起肝细胞变性坏死；4.消化自由基清除剂，耗竭还原型谷胱甘肽（GSH）,使线粒体、微粒体膜上Ca2+转运功能障碍，导致钙稳态失衡。 二、 缺氧性损伤、缺血/再灌注损伤[4-6] （一）缺氧性损伤：战创伤后肝脏血流量减少使肝组织供氧量不足而导致缺氧，微血管或肝窦灌流减少或淤血均可导致缺氧，缺氧性损害主要表现在肝细胞膜、线粒体与溶酶体的变化，导致细胞质膜对离子的通透性增加，主要表现为钠离子内流、钾离子外流、钙离子内流；轻度或早期缺氧线粒体的呼吸功能是增强的，但持续缺氧可导致脱氢酶活性降低，导致线粒体呼吸功能降低，严重时可出现肿胀、脊崩解、外膜破裂和基质外溢等；缺血缺氧可使内环境PH降低，继而磷脂酶活性增高，使溶酶体膜被分解，进而使溶酶体膜肿胀、破裂和大量溶酶体酶释放，导致细胞及周围组织溶解、坏死。 （二）肝缺血再灌注（I/R）损伤是指肝脏组织缺血一段时间后血流重新恢复，损伤却进一步加重，甚至发生不可逆性损伤的现象。肝缺血再灌注损伤是多因素参与的病理生理过程，其机制目前尚未完全清楚，主要与以下几种因素有关： 1．自由基启动脂质过氧化反应：缺氧时，导致肝细胞内次黄嘌呤大量堆积不能转化为黄嘌呤，再灌注时大量供氧，使次黄嘌呤迅速氧化，产生大量自由基，从而启动脂质过氧化。 2.肝细胞质膜受损：缺血时膜磷脂分解代谢加剧，致使蛋白质和磷脂比例失调，膜流动性减弱，膜电位降低，通透性增加，导致肝细胞变性坏死。线粒体膜同样受损，导致呼吸链反应受抑制，ATP合成减少，能量供给障碍。 3．中性粒细胞参与的肝细胞损伤：肝组织间隙很少见到中性粒细胞，缺血再灌注中产生的活性炎症因子和前炎症因子如白介素(IL)、补体、免疫复合物和氧自由基等，与中性粒细胞上的受体结合，从而活化中性粒细胞。活化的中性粒细胞可通过激活的中性粒细胞通过NADPH氧化酶诱导“呼吸爆发”，产生活性氧代谢产物直接损伤核酸，导致肝细胞死亡。亦可释放脂类介质如白三烯、血小板活化因子及蛋白酶类。两者可诱导中性粒细胞作用于血管壁，增加其通透性，大量水、组织蛋白渗入组织间隙，引起组织水肿及MODS(Multiple organ dysfundtion syndrome)的发生，血小板活化因子还可以引起血小板聚集，造成微循环障碍。大量中性粒细胞还可聚集于全身各脏器的毛细血管中，引起机械性阻塞，导致全身各组织器官缺血、缺氧。 4．Kupffer细胞参与的肝细胞损伤: Kupffer细胞是数量最多的单核巨噬细胞，具有变形运动和活跃的吞噬功能，还有处理和传递抗原、调节机体免疫应答等作用。缺血再灌注时，Kupffer细胞被激活，活化的Kupffer细胞可产生并释放氧自由基和炎性细胞因子，增强肝窦内皮细胞黏附分子的表达，促进中性粒细胞与内皮细胞黏附，导致中性粒细胞外渗，损伤内皮细胞，引起微循环完整性丧失和血流减少。 5.钙稳态失衡：细胞内外Ca2+浓度相差103-104倍，维持胞内Ca2+浓度相对稳定状态对于肝细胞的生存细胞极其重要。缺血、缺氧时胞内Ca2+因不能被及时泵出至胞外或胞内钙库，以及钙内流增加导致钙超载。细胞内钙稳态失衡是诸多造成肝细胞损伤因素的关键。目前认为钙稳态失衡引起的肝细胞坏死的机制：(1)激活Ca2+依赖的磷脂酶c和磷脂酶A2，破坏磷脂双分子层结构，从而导致膜结构破坏。(2)激活Ca2+依赖的蛋白酶，破坏细胞骨架与胞膜连接的完整性。损伤肝细胞。(3)线粒体钙超载使其膜电位丧失，氧化磷酸化脱偶联，且Ca2+可与含磷酸根的化合物结合，干扰线粒体的氧化磷酸化，引起严重的代谢障碍。(4)胞内高浓度Ca2+可抑制Na+-K+-ATP酶活性，使胞内PH值升高，呼吸链中断，不利于肝细胞存活。 三、 细胞因子与炎症介质对肝细胞损伤的作用机制 （一）肿瘤坏死因子-α与肝细胞损伤[7]：肝组织中有大量Kupffer细胞，当感染受到感染、内毒素、缺血缺氧等因素刺激后Kupffer细胞会分泌大量肿瘤坏死因子-α(TNF-α) ，其在感染、组织损伤、炎症、细胞凋亡和再生及休克等方面有重要的介导作用。TNF-α可通过下列机制引起肝细胞死亡： 1.能诱导或上调血管内皮细胞的两种黏附分子ICAM-1(intercellular adhesion molecule 1)和ELAM一1(endothelial-leukocyte adhesion molecule 1)的表达，促进血管内皮细胞对白细胞的黏附，引起组织损伤。 2.促进中性粒细胞表达CRl和CR3，增强中性粒细胞对内皮细胞的黏附，加剧组织损伤。 3.激活Kuffer细胞产生过氧化物，释放白介素-1，白介素-6，PCE2及TNF等，过量的氧自由基可改变细胞膜的通透性，损伤肝细胞，而TNF也可通过和其它因子的相互诱生，参与再灌注损伤。 4.其毒性作用可直接导致肝窦内皮细胞肿胀，引起肝血窦微循环障碍。损伤肝细胞。 （二）细胞间黏附分子-1[8] (Intercellular adhesion molecule 1，ICAM-1)，又称CD54，激活Kuffer细胞的NF-kB活性，释放炎性细胞因子如IL-l、TNF-α，细胞因子激活肝窦内皮细胞和肝细胞，一方面使它们在细胞表达ICAM-1；另一方面使其释放白细胞激活因子如IL-l，血小板激活因子。ICAM-1可通过与其配体LFA-1结合，介导中性粒细胞和血管内皮细胞的粘附、迁移、趋化，造成中性粒细胞的大量浸润，中性粒细胞可通过呼吸爆发、蛋白酶释放以及kuffer细胞激活等机制损伤肝细胞。 四、内毒素血症与肝细胞损伤[9-11] （一）在肝细胞损伤的发生发展机制研究中，肠道的作用越来越受到重视，肠道与肝细胞损伤之间的关系也逐渐被阐明。正常的肠道含有大量的生理性菌群（大约1012个），但由于肠黏膜的屏障功能，这些菌群都被限制在肠道内，参与营养代谢而不表现出病理症状。但在严重战创伤（特别是严重烧创伤）患者中，肠壁通透性增加，使得肠道内的细菌和脂多糖（LPS）进入门静脉。这就解释了危重创伤病员在无明确感染灶的情况下， 超过30%的病人出现菌血症、脓毒血症及全身炎症反应综合征（SIRS）。这与“肠-肝轴”的概念的提出与建立有异曲同工之效。 （二）内毒素对肝脏的能量代谢的影响：肝脏是调节糖代谢的主要器官，对内毒素的早期反应表现为由大量肝糖原分解引起的高血糖，内毒素休克的晚期常伴有的严重低血糖，这是由于肝糖原耗竭、糖原合成及糖原新生作用受损和外周组织对血糖的摄取、利用增加所致肌组织糖酵解增强，血浆乳酸浓度升高、乳酸循环(Codt循环)加速所致。内毒素休克中晚期的低血糖与糖原新生受抑制有直接关系。 （三）内毒素对肝脏微循环的影响：内毒素所致的肝脏微循环紊乱与肝窦内皮细胞(sinusoidal endothe-lial cell，SEC)的损害、肝星形细胞、枯否细胞的激活以及缩血管和扩血管介质的失衡有关口J。内毒素所致的肝脏急性微血管反应包括黏附、聚集于肝窦壁的白细胞、血小板数目增加，滞留于肝窦或黏附于窦后静脉壁上，导致肝窦内血流下降、细胞流速减慢阻塞血管，以及SEC肿胀损害、表达黏附分子和枯否细胞吞噬功能下降等。 （四）内毒素对肝脏Kupffer细胞的作用：Kupffer细胞是组成机体单核-巨噬细胞系统最大的群体，占总量的80％一90％，代表90％以上的功能，对清除进入机体的病原微生物、LPS等具有重要作用。大量LPS可引起枯否细胞的过度活化，和吞噬功能的低下，导致大量炎性介质和细胞因子的合成及释放，从而介导并加剧内毒素血症所致的肝细胞损伤。内毒素血症通过Kupffer细胞toll样受体的相互作用引发肝细胞损伤。Toll样受体作为病原体传感器，促成获得性免疫反应，调节炎症反应，表现小肠菌群的改变，内毒素血症和肝细胞损伤之间的联系。内毒素和小叶内的坏死，肝细胞的再生和伊藤细胞的分化之间的直接关系在乙型和丙型慢性病毒性肝炎患者中尤为突出。研究发现血清TNF-α、IL-10、IL-6 和IL- 12浓度在肝细胞损伤组比正常组显著升高。TNF-α能够刺激其他促炎性细胞因子的生产和释放，激活中性粒细胞并诱导表达分化抗原CD11/CD18 复合物。它可激活血管内皮细胞，使其表达细胞间粘附分子-1 和内皮细胞粘附分子-1，从而导致白细胞和血管内皮细胞之间的相互作用，促使释放大量活性氧与弹性蛋白酶，造成血管内皮细胞和器官组织损伤。 五、脓毒症与肝功能不全 新近重脓毒症定义为：机体对侵入性病原的过度炎症反应及凝血反应。根据进展为终末期器官功能衰竭和死亡的危险程度，由轻至重可分为脓毒症、 严重脓毒症及脓毒性休克三期。已有充分证据表明，创伤后感染并发严重脓毒症常伴随标志性的细胞因子反应失衡[12]（TNF-α是脓毒症中释放最早且作用最广泛的一个关键性细胞因子 ,可直接介导或诱导其他炎性因子的产生和释放来促发炎性级联反应而导致组织损伤），即“细胞因子风暴”