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编号:10206734
肝脏微循环调节与门静脉高压症
http://www.100md.com 《肝胆胰外科杂志》 2000年第1期
     作者:谈燚 吴志勇

    单位:谈燚(皖蚌埠医学院附院普外科 233000);吴志勇(上海第二医科大学仁济医院 200001)

    关键词:微循环调节;门脉高压症

    肝脏微循环调节与门静脉高压症 分类号:R657.3+4 文献标识码:A

    文章编号:1007-1954(2000)01-0053-04▲

    慢性肝脏疾病终末期的共同变化常常先是肝硬化的出现,继而是门静脉高压的形成。门脉高压的形成一方面是由于肝内肝内血管阻力增高,另一方面是由于扩血管物质的合成增多。近年来的研究发现,肝脏微循环不仅是物质交换的场所,在生理、病理情况下一氧化氮(NO)、一氧化碳(CO)及内皮素(ET)等血管活性物质也参与了肝脏微循环的调节。虽然它们的确切作用部位还有待进一步研究,但主要通过肝窦及肝窦前二个环节起作用这一点已被证实。
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    1 肝脏微循环

    肝脏的微血管系统是指肝内直径小于300um的血管,包括门脉小支、肝小动脉、肝窦、中央小静脉和淋巴管。调节血流和物质交换的主要场所是肝窦。大部分血流从门脉小支进入肝窦,其入口处有肝窦内衬细胞组成的“括约肌”。动脉血经肝小动脉分支进入部分肝窦,这些动脉肝窦细支可有动-门脉吻合支,因此肝窦受纳混合性门脉及肝动脉血。血流通过中央静脉的出口“括约肌”离开肝窦。肝窦由微血管、内皮细胞、枯否细胞及窦周细胞组成(有的还有肥大细胞及小凹细胞)。肝窦内膜上有许多100~150μm的筛网小孔。小孔的大小受管腔内压、血管活性物质、药物及毒物的影响而有动态变化。这些小孔允许乳糜烂、大分子蛋白及血浆交换。窦周细胞(Ito细胞)富含脂滴,储存维生素A。内皮细胞、肝窦细胞及窦周细胞都含有纤维丝、微血管及收缩蛋白,具有收缩能力。

    肝硬化时,肝内结缔组织的增生和再生结节的压迫使肝静脉与门静脉扭曲、狭窄甚至闭塞,血管床面积缩小,并伴有肝内小动脉与门静脉分枝间的吻合支形成。小孔减少和Disse间隙的胶原化,使肝窦内皮硬度增加,并从而促使门脉高压形成。
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    2 肝内NO的产生

    NO是一氧化氮合酶(NOS)特异分解底物L-精氨酸(L-Arg)的产物。L-Arg不但参与NO的合成,而且还是多条生物学途径的重要底物,如肝脏进行的尿素循环、多胺及肌酸的形成等。NOS有原生型和诱导型两大类:血管内皮细胞和神经系统的NOS多为原生型,免疫系统中的NOS则多为诱导型。能刺激细胞产生NO的诱导剂有内毒素、细胞因子等。生理情况下,原生型合酶只合成少量的NO。

    在生理及病理情况下,肝脏实质及非实质细胞均有NO合成。Decker等[1]利用电磁共振技术(electric paramagnetic resonance)发现肝脏内亚硝基铁类物质的存在,用Griess法检测到氮化物。根据他们的报道,正常肝脏流出液中NO的总量约为0.03nmol.min-1.g-1liver。但Brass等[2]用Griess法未检测到肝脏流出血液中NO的存在,Bautista等[3]认为这是由于NO可与超氧阴离子起反应而相互清除的结果。
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    内毒素可使肝脏的NO合成增加。腹腔内注射4mg/kg的脂多糖(lipopolysaccharide)可使肝脏流出血液中的NO的浓度达1.3nmol.min-1.g-1liver[2]。在缺血-再灌注损伤时,NO合成增多可以加重肝脏损伤,而NO合酶阻滞剂的应用则可以减轻这种损伤[4]。以上两种情况都是由于诱导型合酶的活性增高而导致的NO合成增多。枯否细胞、肝细胞及胆管上皮细胞在受到内毒素刺激时诱导型一氧化氮合酶的活性也有增加。

    肝硬化门脉高压是一种常见的临床综合征,而扩血管物质对于高血流动力状态的形成和维持起很大作用。越来越多的证据表明,门脉高压时NO的合成增多;NO参与了内脏充血、侧支循环及门脉高压性胃病等病理变化的形成,因为它可与超氧阴离子作用产生过硝基化合物和羟自由基而干扰线粒体的功能[4]。在兔内毒素性休克模型中,应用NO合酶阻滞剂因减少肝动脉和门静脉的血流而加重了肝脏的损伤。因此通常认为它是一种细胞毒性分子。
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    但也存在相反的证据。Nishida[5]发现,NO能阻滞白细胞对内毒素预处理肝脏微血管床的粘附从而保护血管内皮。但在缺血-再灌注时,NO合酶阻滞剂既不会引起枯否细胞的氧化应激,也不会引起中性粒细胞的聚集及由此而导致的组织损伤。

    3 血红素氧化酶(CO合成酶)

    人们早已认识到,外源性CO可引起平滑肌细胞收缩和血小板聚集,且这都是通过激活可溶性鸟苷酸环化酶而实现的。内源性CO对组织和细胞影响的研究却起步较晚。内源性CO的产生途径有:(1)依赖NADPH的微粒体的脂质过氧化,目前其确切机制尚不清楚;(2)主要来源于血红蛋白的降解,血红素氧化酶可使血红素分解为胆绿素和CO。在人类,80%排入胆道的胆绿素来源于血红素。细胞色素P450对肝内非血红蛋白来源的胆绿素的生成起重要作用[6]。血红素氧化酶分为Ⅰ型和Ⅱ型也称原生型,在肝实质细胞中广泛存在;Ⅰ型也称诱导型,可因高温、细胞因子及缺氧等因素而激活。
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    近年来,人们通过对内源性CO的研究发现,CO与NO都是通过激活可溶性鸟苷酸环化酶而发挥生理作用。Snyder等[7]发现,ZnPP(Zinc protoporphyrin IX)是一种竞争性的血红素氧化酶抑制剂,可以降低神经细胞内的cGMP的含量:Makoto等[8]在离体灌注肝脏中发现应用ZnPP可引起血管阻力的增高,且这种现象可以由于毫克分子的CO的应用而逆转;Morito等[9]报道,可在血管平滑肌细胞内检测到诱导型血红素氧化酶及由此导致的细胞内cGMP的升高。因CO能快速通过细胞膜,所以它能以自分泌和旁分泌的方式作用于邻近的细胞。

    另一方面,NO激活可溶性鸟苷酸环化酶的能力是CO的50倍。这是因为NO是一种自由基,它与SH复合物及非血红素铁的结合能力远强于CO[10]

    4 内皮素

    ET由21个氨基酸组成,根据氨基酸顺序的差异,可分为内皮素1、2、3(EF-1、ET-2、EF-3)。ET可由血管内皮细胞、平滑肌细胞和肺、肾、肝、神经细胞等产生。ET的主要作用是调节血管口径,同时对生长发育也有重要影响。
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    ET有ETA和ETB两种受体,它们皆通过作用于GTP偶联的蛋白酶起生理作用。ETA受体主要位于血管平滑豳细胞内,其与ET的亲合力为:EF-1>ET-2>EF-3,ETA与ET-1的亲合力是ETA与ET-3亲合力的100倍,激活ETA的主要作用是使血管收缩。ETB受体分布广泛,且与EF-1、ET-2、EF-3有相似的亲合力。ETB受体激活后的效应因细胞不同而不同;ET与ETB受体在内皮细胞结合可导致NO释放及血管平滑肌舒张;但在平滑肌细胞中,ET与ETB受体的结合却导致细胞收缩。人们推测这是由于ET分别作用于ETB1和ETB2两种受体所致[11]

    5 CO、NO及ET对肝内微循环的调节

    Makoto等[12]证明,抑制性内源性CO的产生可引起肝内血管阻力的明显升高。他们应用1μm的ZnPP消除基础CO的产生后,发现会内血管阻力增加30%;灌注CO(1μm)或cGMP类似物8-bpromo-cGMP(1μm)可显著性降低已升高的血管阻力;静脉血CO浓度与血管阻力呈负相关。NO合酶抑制物L-NAME及氨基胍既不改变血管阻力也不改变静脉血中的CO的浓度。Mittle等[13]发现,L-NAME可使离体灌注的SD大鼠肝脏的灌注压升高约10%,同时可增强血管对去甲肾上腺素的反应性。但Postor等[14]在与上述相似的动物模型中却发现,L-NMMA(1mM)不能加强新福林的升压反应;倒是发现在诱导型合酶活性增强的内毒素预处理膨胀计中,L-NMMA可以增强新福林诱导的压反应。通过对酒精性肝硬化大鼠的研究发现,NO与ET在肝内微循环调节上有相反的作用;应用NOS阻滞剂L-NMMA可引起门静脉压升高。Groszmann等报道,NO参与了正常动物肝内微循环的调节,并使血管对去甲肾上腺素的反应性降低;他们还通过大鼠肝的离体灌注模型证明了NO亦参与肝硬化大鼠肝脏微循环的调节(此时,由于内皮细胞受损,NO的合成减少)。最近,Rockey等[15]也发现,肝硬化鼠肝窦内皮细胞的NOS活性和细胞内cGMP含量都降低。
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    在生理状态下,NO主要产生于内皮细胞及枯否细胞,而CO主要由血管外的肝实质细胞产生。肝窦周围CO的浓度远高于NO的浓度,因此,CO在调控肝内血管阻力方面的作用强于NO[16]

    对于生理和病理情况下肝脏微循环的调节部位,主要有以下三种观点:(1)肝窦内皮细胞是肝内血流的调节者,这些细胞组成数百米纳米的孔状结构;儿茶酚胺和乙酰胆碱可以调节这些网眼的大小;肝硬化时,肝内NO合成减少,促进了门静脉高压的形成。(2)肝窦内壁的枯否细胞可通过伸出伪足而占据血管内空间并从而调节肝内血注[5]。(3)Ito细胞为肝脏特有的VitA储存细胞(Zhang等[17]发现门静脉灌注ET-1可引起肝窦的收缩,收缩的部位正是Ito细胞所处的位置,而相同剂量的新福林不引起血管阻力的增加);ET可以使培养于硅胶膜上的Ito细胞发生收缩,可见,ET通过Ito细胞而调节肝窦的大小。

    肝脏的各种细胞都可检测到ET受体的存在,但其主要存在于Ito细胞上[18]。ET-1灌注肝脏时,它的主要结合部位是Ito细胞。通过mRNA及竞争配体法可发现Ito细胞含有ETA及ETB两种受体。ETB受体主要调节Ito细胞的生长。
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    显微荧光技术揭示肝窦的收缩与Ito细胞有关;体外培养的Ito细胞对多种缩血管物质有反应性;NO和CO一方面可以通过鸟苷酸化环化酶的激活而使细胞内的cGMP的浓度升高,另一方面,它们也能使Ito细胞内的F肌动蛋白丝降解,从而导致细胞舒张[19]

    除此以外,P物质、血管紧张素、去甲肾上腺素及胰高糖素等也参与了肝脏血流的调节。

    总之,生理及病理状态下肝脏的血流受多种物质的调控。多数实验表明,Ito细胞及肝窦内皮细胞是肝内血流的调节者,CO、NO及ET等血管活性物质在肝内血流的调节中起了很大的作用。对肝脏微循环的进一步研究将门静脉高压症的治疗提供新的思路和方法。■

    作者简介:谈燚(1968-),男,皖泗县人,住院医师,硕士。

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    收稿日期:1999-12-30, 百拇医药