張玉華，朱鵬飛，王猛，張?jiān)平?，丁?/p>

(1.山東中醫(yī)藥大學(xué)，山東 濟(jì)南 250014；2.山東中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院胸外科，山東 濟(jì)南 250014；3.山東中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院普外科，山東 濟(jì)南 250014)

在缺血基礎(chǔ)上恢復(fù)血流后組織損傷反而加重，甚至發(fā)生不可逆性損傷的現(xiàn)象稱(chēng)為缺血再灌注損傷。雖然，近年來(lái)隨著動(dòng)脈搭橋術(shù)、心肺腦復(fù)蘇等先進(jìn)技術(shù)的推廣應(yīng)用，大大降低了缺血再灌注損傷程度，但仍有再灌注后癥狀不能緩解甚至加重缺血損傷的情況，腸道作為缺血再灌注后最早受損器官，當(dāng)機(jī)體缺血時(shí)最易受缺血再灌注的影響，腸缺血再灌注(intestinal ischemia-reperfusion,IIR)損傷的具體發(fā)病機(jī)制目前仍不是很清楚，近年來(lái)，在信號(hào)通路層面就IIR損傷提出一些新論點(diǎn)，本文針對(duì)核因子κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)這一信號(hào)通路展開(kāi)論述。

一、IIR損傷

1.IIR概述 IIR是一種由原發(fā)的腸道疾病或繼發(fā)性腸道疾患而引起腸道組織的缺血、缺氧，甚致缺血壞死的綜合征。在缺血狀態(tài)下，為維持心腦等重要器官灌流，機(jī)體啟動(dòng)自我損傷修復(fù)機(jī)制，此時(shí)腸道則成為最早缺血受損器官。當(dāng)血流再灌注時(shí)，不僅不能迅速減輕組織缺血、缺氧癥狀，反而會(huì)進(jìn)一步加重組織器官損傷，再灌注損傷遠(yuǎn)比缺血本身造成的損傷嚴(yán)重得多。IIR后不僅損傷腸道組織本身，而且對(duì)遠(yuǎn)隔器官如肝、肺、腦等重要臟器的功能均產(chǎn)生嚴(yán)重影響[1-3]，嚴(yán)重者可以導(dǎo)致全身炎癥反應(yīng)綜合征(SIRS)和多器官功能障礙綜合征(MODS)，甚至多器官功能衰竭(MOF)。

2.IIR發(fā)病機(jī)制 IIR的發(fā)病機(jī)制極其復(fù)雜,目前尚未完全闡明，但眾多最新研究均對(duì)其做出新的闡述，目前主流學(xué)說(shuō)主要概括為三大層面。

(1)病理生理學(xué)層面：在缺血缺氧狀態(tài)下，大量鈣離子內(nèi)流，體內(nèi)活性氧自由基異?；钴S且不穩(wěn)定，細(xì)胞膜的脂質(zhì)氧化反應(yīng)受到影響，導(dǎo)致細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)改變，腸黏膜通透性增加，腸黏膜屏障功能異常，大量?jī)?nèi)毒素移位，這也成為膿毒血癥的重要原因之一[4]。Schellekens等[5-6]發(fā)現(xiàn)腸黏膜通透性增加、屏障功能受損后，血清腸脂肪酸結(jié)合蛋白(I-FABP)的表達(dá)會(huì)顯著增加，因而I-FABP可作為IIR的診斷指標(biāo)。

(2)細(xì)胞機(jī)制層面：細(xì)胞凋亡是由于受體內(nèi)外多種因素影響，觸發(fā)了細(xì)胞內(nèi)預(yù)存的死亡程序而導(dǎo)致細(xì)胞程序性死亡的過(guò)程。該過(guò)程主要有兩條途徑：一是細(xì)胞外的死亡受體途徑，該途徑主要靠刺激因素激活p53、Bcl-2、NF-κB等基因，由腫瘤壞死因子(TNF)家族受體介導(dǎo)，激活Casepase-8；另一條途徑是細(xì)胞內(nèi)的線粒體途徑，該途徑是靠刺激因素影響線粒體的膜電位，促使大量離子內(nèi)流，加之受到大量氧自由基的攻擊，線粒體腫脹、結(jié)構(gòu)破壞，最終導(dǎo)致分解，進(jìn)而促使線粒體內(nèi)細(xì)胞色素C肽釋放，激活Casepase-9。兩種途徑最終均效應(yīng)性激活Casepase-3，進(jìn)而進(jìn)一步激活內(nèi)切核酸酶，促使DNA鏈斷裂，細(xì)胞結(jié)構(gòu)最終解體，完成整個(gè)細(xì)胞凋亡的過(guò)程。

(3)分子機(jī)制層面：炎性反應(yīng)是IIR的重要機(jī)制之一，細(xì)胞因子、黏附因子等炎性介質(zhì)可通過(guò)與內(nèi)皮細(xì)胞粘連而將其破壞，加重腸上皮細(xì)胞損傷，而以白細(xì)胞為主的炎性細(xì)胞可阻塞微小血管，繼發(fā)腸組織低灌注，氧自由基及縮血管物質(zhì)的釋放增加了血管通透性，引起腸道組織水腫，加重腸道組織缺血缺氧癥狀。近年來(lái)，針對(duì)信號(hào)通路在IIR發(fā)病機(jī)制中的研究愈來(lái)愈多，其中既包括保護(hù)性分子機(jī)制又包括損傷性分子機(jī)制研究。保護(hù)性分子機(jī)制如： SIRT1/p53機(jī)制[7]，SIRT1作為Sirtuin家族成員之一，通過(guò)發(fā)揮乙?；饔?，使腫瘤相關(guān)蛋白p53上的賴(lài)氨酸位點(diǎn)去乙?；?進(jìn)而降低p53的結(jié)合能力,削弱其干擾細(xì)胞正常周期、促進(jìn)細(xì)胞凋亡的能力，進(jìn)而抑制或減輕細(xì)胞凋亡。損傷性分子機(jī)制，如：以細(xì)胞因子為主的IκB-α/NF-κB/ICAM-1通路[8]、以炎癥因子為主的PI3K/Akt/NF-κB途徑[9]以及以炎癥、凋亡為主的JAK2/STAT3通路[10]等。兩種分子機(jī)制均在信號(hào)通路層面對(duì)IIR做出了新的闡述，而在眾多信號(hào)通路中，NF-κB在IIR損傷中起著不可替代的作用。

3.IIR防治研究 對(duì)IIR發(fā)病機(jī)制的深入研究，為及時(shí)有效的防治提供了強(qiáng)有力支持。防治措施主要包括通過(guò)抗炎、抗細(xì)胞凋亡、抗氧化應(yīng)激、抗氧自由基、調(diào)節(jié)相關(guān)免疫反應(yīng)、能量療法，以及缺血預(yù)處理和后處理等，近年來(lái)中醫(yī)藥在IIR損傷防治中也廣泛應(yīng)用[11]。通過(guò)調(diào)節(jié)NF-κB的活化是有效減輕IIR對(duì)機(jī)體損傷的重要策略之一[12]，它不僅可以通過(guò)調(diào)控炎性因子來(lái)影響腸道炎性反應(yīng)，還可以通過(guò)對(duì)細(xì)胞凋亡的調(diào)控來(lái)影響腸上皮細(xì)胞的再生。

二、NF-κB

1.NF-κB概述 NF-κB作為細(xì)胞中一種重要的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，是細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的中間樞紐[13]，可通過(guò)調(diào)控多種基因的表達(dá)來(lái)參與機(jī)體多種生物進(jìn)程，如炎癥反應(yīng)、細(xì)胞凋亡、免疫反應(yīng)、腫瘤發(fā)生、組織損傷與修復(fù)等。其中NF-κB對(duì)細(xì)胞凋亡起雙向調(diào)節(jié)作用，既能通過(guò)IAP家族、Bcl-2家族等抑制細(xì)胞凋亡，又能通過(guò)NF-κB自身激活來(lái)促進(jìn)細(xì)胞凋亡。正常情況下，NF-κB在細(xì)胞胞質(zhì)內(nèi)以無(wú)活性狀態(tài)的三聚體形式存在，后者由NF-κB兩成員單體及抑制因子IKB結(jié)合而成，在細(xì)胞因子或者內(nèi)毒素等因素的刺激下，NF-κB經(jīng)過(guò)磷酸化、乙?；?、甲基化和泛素化等多種翻譯及修飾調(diào)控后被激活發(fā)揮作用[14]。

2.NF-κB的應(yīng)用 NF-κB廣泛存在于多種組織細(xì)胞中，與多種基因啟動(dòng)子發(fā)生特異性結(jié)合，參與機(jī)體多種病理生理過(guò)程的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。近期研究中，NF-κB得到廣泛應(yīng)用，通過(guò)發(fā)揮其轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)作用，其對(duì)機(jī)體各個(gè)臟器均有不同程度的調(diào)控作用。NF-κB信號(hào)通路在腦損傷保護(hù)中起重要作用，可減緩神經(jīng)退行性腦疾病[15]。NF-κB也廣泛存在于心肌細(xì)胞中，尤其是缺血再灌注后，廣泛參與心肌炎性反應(yīng)、心肌細(xì)胞凋亡以及心功能下降等病程。除在心腦等重要臟器發(fā)揮重要作用外，NF-κB可通過(guò)調(diào)節(jié)許多炎癥細(xì)胞因子參與癌癥及眾多免疫疾病的表達(dá)[16]。而且它還是維持腸道內(nèi)先天免疫穩(wěn)態(tài)的核心參與者，可減輕炎癥對(duì)腸道產(chǎn)生的損傷[17]，尤其是在IIR中，NF-κB可影響眾多細(xì)胞因子及黏附因子的表達(dá)調(diào)控，誘發(fā)腸道炎癥反應(yīng)或加重原有炎癥反應(yīng)，加重IIR造成的多臟器功能損傷。更好地理解和運(yùn)用NF-κB，可以更有針對(duì)性地對(duì)IIR所致炎性損傷進(jìn)行靶向干預(yù)治療[18]。

三、NF-κB在IIR損傷中應(yīng)用

1.IIR-腸損傷 炎癥是IIR損傷的重要發(fā)病機(jī)制之一，IIR可顯著提高內(nèi)毒素攻擊的敏感性，使中性粒細(xì)胞、單核/巨噬細(xì)胞處于敏感狀態(tài)。因此，抑制各種細(xì)胞因子及炎性介質(zhì)的激活和釋放是減輕IIR的重要手段之一，而抑制NF-κB信號(hào)通路介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)在此過(guò)程中發(fā)揮重要作用。劉啟勝等[19]指出過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPAR-γ)的激活可調(diào)節(jié)TLR-4/NF-κB信號(hào)通路，而羅格列酮作為PPAR-γ的激動(dòng)劑之一，能夠通過(guò)抑制上述信號(hào)通路的激活而減輕IIR后的腸道炎癥反應(yīng)，減輕腸道充血、水腫等一系列病理改變。Meng等[20]則提出通過(guò)抑制Nrf2/NF-κB信號(hào)通路控制炎癥細(xì)胞因子以及Caspase-3蛋白的過(guò)度表達(dá)，以此減輕腸道炎癥反應(yīng)的同時(shí)，也減少了腸細(xì)胞凋亡。因此從分子機(jī)制層面著手，發(fā)揮NF-κB在炎癥反應(yīng)中的作用，可有效緩解和減輕再灌注引起的腸道損傷。

細(xì)胞凋亡作為IIR的另一重要發(fā)病機(jī)制之一，其內(nèi)源性途徑主要依靠刺激因素激活p53、NF-κB等，最終激活內(nèi)切核酸酶使細(xì)胞解體凋亡，我們可以通過(guò)調(diào)控抗細(xì)胞凋亡基因的表達(dá)，阻斷NF-κB的激活，以此提高腸上皮細(xì)胞存活率，減輕細(xì)胞凋亡。He等[21]實(shí)驗(yàn)證明，上調(diào)IIR大鼠IEC-6細(xì)胞中的miR-146a后，TLR4/TRAF6/NF-κB途徑下調(diào)，Caspase-3的裂解減少，從而得出結(jié)論：通過(guò)TLR4/TRAF6/NF-κB信號(hào)通路可減少NF-κB p65核移位和Caspase-3的裂解，從而提高腸上皮細(xì)胞的存活率，減輕細(xì)胞凋亡。吳忠明等[22]通過(guò)利用硫化氫(H2S)促進(jìn)NF-κB磷酸化的形式以減輕腸上皮細(xì)胞的凋亡。以上研究均證實(shí)NF-κB在細(xì)胞凋亡中發(fā)揮重要作用，我們可以通過(guò)對(duì)NF-κB的調(diào)控減少細(xì)胞凋亡，發(fā)揮其在IIR中保護(hù)作用。

同時(shí)，Turan等[23]通過(guò)利用S-亞硝基谷胱甘肽(GSNO)對(duì)IIR的大鼠進(jìn)行預(yù)處理，結(jié)果表明GSNO可通過(guò)抑制NF-κB的激活和降低iNOS的表達(dá)而減輕腸道炎癥反應(yīng)及氧化應(yīng)激反應(yīng)。此外，金曉昇等[24]的研究證明殼寡糖通過(guò)清除腸道內(nèi)自由基的方式而抑制NF-κB活性，減輕腸黏膜損傷。姜酚(6G)作為生姜的主要活性成分對(duì)IIR所致的腸黏膜損傷亦有保護(hù)作用，Li等[25]認(rèn)為可能與抑制p38 MAPK/NF-κB信號(hào)通路有關(guān)。

綜上所述，IIR后，NF-κB通過(guò)介導(dǎo)多條信號(hào)通路而發(fā)揮對(duì)腸道的保護(hù)作用。

2.IIR-遠(yuǎn)隔臟器損傷 IIR后，不僅加重腸道組織自身的損傷，而且繼發(fā)損傷肺、肝、腎、腦等組織器官，NF-κB作為一種重要轉(zhuǎn)錄因子，也發(fā)揮不可或缺的作用。

(1)IIR-肺損傷:IIR后可觸發(fā)全身炎癥反應(yīng)，而過(guò)度的炎癥反應(yīng)正是導(dǎo)致急性肺損傷的重要原因，NF-κB在這個(gè)過(guò)程中起核心作用，NF-κB與TNF-α形成正反饋循環(huán)，二者相互激活，最終可致瀑布樣炎性反應(yīng)，加重肺損傷。廖美娟等[26]的研究也證實(shí)了這一點(diǎn)，通過(guò)應(yīng)用姜黃素預(yù)處理，肺組織中TNF-α和 IL-6的表達(dá)水平明顯降低，從而減少NF-κB的活化，從而進(jìn)一步減輕了IIR繼發(fā)的肺損傷程度。儲(chǔ)磊等[2]也表示黃芩素可通過(guò)抑制NF-κB的活化，降低IIR后肺組織內(nèi)TNF-α的水平。在其他相關(guān)研究中，IIR后，肺組織會(huì)發(fā)生病理組織學(xué)改變，肺組織及肺間質(zhì)均充血、水腫，大量中性粒細(xì)胞在肺泡及肺間質(zhì)內(nèi)廣泛浸潤(rùn)。NF-κB、p65無(wú)論是在肺泡間質(zhì)內(nèi)，還是在細(xì)胞核內(nèi)均有高強(qiáng)度表達(dá)，肺組織內(nèi)NF-κB的活性明顯增強(qiáng)[27]。結(jié)果表明IIR后所致的肺損傷與NF-κB的表達(dá)及其活化密切相關(guān)。正常情況下N-myc下游調(diào)節(jié)基因2(NDRG2)在肺組織中呈現(xiàn)高表達(dá)，楊波等[28]指出IIR后，NDRG2在肺組織中的表達(dá)下調(diào)，而加重IIR造成的肺損傷。NDRG2是一種應(yīng)激反應(yīng)性基因，主要通過(guò)下調(diào)IKKα/β抑制IKBα的降解，從而抑制NF-κB傳導(dǎo)通路的活化，最終抑制細(xì)胞凋亡,起到減輕IIR后致肺損傷程度的作用。

(2)IIR-肝損傷:IIR后，腸黏膜由于缺血缺氧、炎性介質(zhì)、氧自由基等眾多因素而致腸上皮細(xì)胞損傷、壞死脫落,腸黏膜屏障功能破壞,通透性增加,腸內(nèi)細(xì)菌及毒素隨血進(jìn)入門(mén)靜脈，促進(jìn)腸源性炎癥介質(zhì)釋放進(jìn)入血液循環(huán)，致肝細(xì)胞受損，通過(guò)激活 Kupffer細(xì)胞、中性粒細(xì)胞釋放大量促炎因子和炎性介質(zhì)，進(jìn)而激活 NF-κB信號(hào)通路，加重肝損傷程度[29]。將谷氨酰胺(Gln)對(duì)IIR損傷大鼠預(yù)處理后，血清中天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶、丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶、NF-κB等表達(dá)水平均顯著降低，超氧化物歧化酶(SOD)、谷光甘肽(GSH)等表達(dá)水平均明顯升高[30]，說(shuō)明Gln可通過(guò)抑制NF-κB的表達(dá)來(lái)減輕氧化損傷,減少炎性介質(zhì)的表達(dá)，從而起到降低肝損傷的作用。Fan等[1]實(shí)驗(yàn)表明姜黃素可顯著降低肝內(nèi)MPO活性，以及血清TNF-α水平，其作用機(jī)制可歸因于通過(guò)抑制NF-κB途徑的抗氧化和抗炎作用，以此起到保護(hù)肝臟的目的。吳忠明[22]的研究亦指出硫化氫可通過(guò)下調(diào)Caspase-3和Bax的基因表達(dá)、上調(diào)Bcl-2基因表達(dá)、抑制細(xì)胞色素C從線粒體向細(xì)胞質(zhì)釋放，從而抑制肝細(xì)胞凋亡，進(jìn)而對(duì)IIR所引起的肝臟損傷起到良好的保護(hù)作用。

(3)IIR-腎損傷:由于IIR造成的低血壓及氧化應(yīng)激反應(yīng)，腎臟成為IIR的重要靶器官。孫倩等[31]研究發(fā)現(xiàn)IIR 2 h后，腎小管上皮細(xì)胞產(chǎn)生大量水腫、壞死和空泡化現(xiàn)象，腎組織中SOD活性降低，同時(shí)丙二醛(MDA)含量升高，上述現(xiàn)象表明IIR可致腎臟損傷，其產(chǎn)生的機(jī)制可能與IIR導(dǎo)致全身氧化應(yīng)激反應(yīng)、腎臟氧自由基大量蓄積密切相關(guān)。IIR后體內(nèi)氧自由基大量爆發(fā)性堆積，腎小管上皮細(xì)胞內(nèi)自由基也成倍增加，使細(xì)胞膜脂質(zhì)過(guò)氧化，鈣離子內(nèi)流，啟動(dòng)細(xì)胞凋亡的線粒體途徑。在此過(guò)程中，NF-κB對(duì)細(xì)胞內(nèi)眾多基因尤其是對(duì)免疫炎癥反應(yīng)有關(guān)鍵性調(diào)控作用，對(duì)B細(xì)胞增殖、腎小球活化以及系膜增生均有重要調(diào)控作用。

(4)IIR-腦損傷:IIR致腦損傷的主要機(jī)制是通過(guò)激活腦組織小膠質(zhì)細(xì)胞，激活一氧化氮合酶(NOS)，促進(jìn)活性氧(ROS)生成，從而誘發(fā)脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)。小膠質(zhì)細(xì)胞TLR4/My D88信號(hào)通路在IIR腦損傷中發(fā)揮重要作用，楊博[3]指出褪黑素可通過(guò)抑制TLR4/My D88信號(hào)通路，影響NF-κB、TNF-α、IL-6和IL-1β的表達(dá)水平，進(jìn)而發(fā)揮抗炎癥、抗氧化及抗凋亡的作用，從而對(duì)IIR所致腦損傷起到保護(hù)作用。機(jī)體疼痛的過(guò)程常常伴隨中樞神經(jīng)系統(tǒng)中磷酸化NF-κB p65的表達(dá)及其核轉(zhuǎn)位增加和NF-κB信號(hào)通路的激活，而IIR可加重機(jī)體疼痛程度，激化眾多炎性因子?；A(chǔ)以及臨床研究發(fā)現(xiàn)，使用NF-κB抑制劑可有效緩解炎性疼痛的程度，洪嘉琪等[32]指出，提取物芍藥苷可通過(guò)抑制炎性因子釋放和脊髓小膠質(zhì)細(xì)胞的激活來(lái)抑制Akt/NF-κB信號(hào)通路發(fā)揮作用，以此達(dá)到緩解炎性疼痛的目的，亦可降低IIR所帶來(lái)的中樞神經(jīng)疼痛。

(5)IIR-心肌損傷：再灌注時(shí)間愈長(zhǎng)，腸壁充血水腫狀態(tài)愈嚴(yán)重，以低血壓為主要特征的內(nèi)毒素休克可影響心肌灌流，出現(xiàn)心肌能量代謝功能障礙。IIR對(duì)心肌的損傷可體現(xiàn)在激活NF-κB，從而刺激心肌細(xì)胞中的炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡[33]。因此，NF-κB抑制劑亦是減輕IIR致心肌細(xì)胞損傷的有效方法之一。

綜上所述，IIR是一種復(fù)雜的病理生理過(guò)程，NF-κB通過(guò)對(duì)多個(gè)靶點(diǎn)的調(diào)控來(lái)發(fā)揮作用，對(duì)IIR及其所致的多臟器損傷均有重要提示意義。近年來(lái)，雖然針對(duì)IIR的研究已取得較大進(jìn)展，但其作用機(jī)制復(fù)雜、病理生理變化多端，目前仍缺乏臨床驗(yàn)證，無(wú)法將研究成果與臨床有機(jī)地結(jié)合在一起，缺少大規(guī)模、長(zhǎng)期、對(duì)照性、前瞻性的臨床研究。因此，一方面需要我們充分利用現(xiàn)代先進(jìn)手段，開(kāi)展基礎(chǔ)研究，收集大量樣本，從多角度、深層次探討NF-κB在IIR中的作用；另一方面，要將所得理論研究成果與臨床相結(jié)合，更好地指導(dǎo)臨床IIR的治療。