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编号:10284328
Kupffer细胞功能紊乱与阻塞性黄疸肝脏损伤
http://www.100md.com 《广东医学院学报》 2000年第1期
     作者:袁火忠 林木生

    单位:袁火忠(广东医学院附属医院普外科,湛江 524001);林木生(广东医学院附属医院普外科,湛江 524001)

    关键词:巨噬细胞;功能紊乱;阻塞性黄疸;肝脏损伤

    广东医学院学报000129 文章编号:1005-4057(2000)01-0066-03▲

    阻塞性黄疸(简称阻黄)是外科临床常见病,可导致机体肝肾功能衰竭和败血症等多种病理生理损伤,其中最主要的是肝脏损伤,也是其它并发症的重要诱因。动物实验和临床资料表明,阻黄后所造成的肠源性内毒素血症是这些病理损伤发生的重要物质基础[1,2]。肠源性内毒素血症与Kupffer 细胞(KC)功能紊乱密切相关,肝脏成为KC 功能紊乱首当其冲的受损器官。本文就近年来在这方面的研究进展作一综述。
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    1 KC的特殊性质

    KC定居肝内,其数量占单核吞噬细胞系统(MPS)的80%~90%,与其它单核吞噬细胞共同起源于相同的骨髓前体,但不同类群的细胞之间具有明显的异质性。(1) KC核膜及内质网呈过氧化酶反应特征而单核细胞过氧化酶反应只限于含颗粒部位,显示其内质网及核膜上的内源性过氧化酶活性,可对KC进行鉴别。KC位于肝窦腔内,胞浆丰富且形成很多胞突而呈星形,其伸入内皮细胞小孔内,被内皮细胞小孔锚住,从而利于吞噬血流中颗粒性物质及细菌。(2) 正常情况下,由于少量内毒素持续不断地透过正常胃肠道粘膜,进入肝脏刺激KC,使其维持在低度激活状态[3]。相反,肝外巨噬细胞(MΦ)通常呈静息状态。(3) 与肝外MΦ相比,KC处于肝组织特异的低精氨酸微环境中,精氨酸对KC 功能有显著影响。Callery 等经体外研究证实,低精氨酸可抑制KC对内毒素诱导的肿瘤坏死因子(TNF-α)的释放,且与前列腺素2(PGE 2)过度产生有关[4]。KC抗原提呈功能也不及肝外MΦ强。体外细胞培养对KC和腹腔渗出性MΦ抗原提呈能力进行比较,发现其能力比相同数量的腹腔MΦ明显减弱。众所周知,MΦ抗原提呈功能受主要组织相容性复合体(MHC)限制。研究表明,KC只有部分细胞亚群可表达受MHC基因控制的Ⅰ区相关抗原(Ia抗原),仅相当于MΦIa抗原携带率的1/2。这表明单核细胞进入肝脏转变为KC后,其部分细胞因环境的影响逐渐失去了合成和表达Ia抗原的能力,因而不能有效地摄取和提呈抗原而介导免疫应答,KC所处位置和肝细胞相接近,两者在机能和代谢等方面都有着密切而复杂的关系。一般认为,激活的KC和浸润来的MΦ等经释放各种毒性介质来加重或诱发肝细胞损伤。
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    KC具有较强的吞噬和分泌功能,肠道来源的内毒素绝大部分首先被KC所摄取,经细胞内内化(internalization),脱去糖基,切除O抗原链,及对脂质A进行修饰处理后,再释放出来的内毒素更易进入肝实质细胞,在肝实质细胞内进一步脱去酰基,去除毒性部分。经上述处理后的内毒素,由于其抗原性片段被去除,机体对其产生免疫耐受,从而避免了内毒素的直接和间接损伤。大量研究表明,阻黄时肝KC 功能存在明显异常,削弱了对肠源性内毒素的降解处理作用,从而使内毒素得以完整溢入体循环,形成肠源性内毒素血症,继而产生一系列病理生理改变而导致肝脏损伤,其中肝KC 功能失调构成了阻黄时肝脏损伤的主要机制。

    2 KC吞噬功能减弱与肝脏损伤——内毒素损伤途径

    门静脉是肠源性内毒素进入体循环的主要通路。即使在健康机体,门脉血中亦可测出内毒素[3],但能迅速被肝脏滤过清除,不进入体循环。阻黄时,由于以下二方面的原因导致内毒素血症形成:(1) 肠道内毒素吸收增加。研究表明,胆盐可抑制肠菌生长并与内毒素结合形成难以吸收的复合物。胆道梗阻时富含胆盐和分泌型IgA的胆汁不能进入肠道,以致肠道菌群失调、移位,Gˉ杆菌优势繁殖,内毒素释放增多,灭活减少,肠内毒素池扩大,同时胃肠粘膜屏障功能受损[5,15],使大量内毒素得以进入门静脉循环。(2) 进入门静脉的内毒素能否透过肝血屏障到达体循环关键取决于KC的功能,KC吞噬清除功能受损是内毒素血症形成的主要因素[5,6]。阻黄时KC数量增多,但其Ⅱ类抗原表达显著减少而呈抑制状态[7]。Pain等认为阻黄时内毒素血症的发生,特异性和非特异性细胞免疫的抑制,特别是MPS吞噬功能的抑制是其主要原因[2]。如前所述,肝KC是居于肝窦内的吞噬细胞,具有有效的选择性滤过作用,是门脉内毒素进入体循环的首要屏障[5],对血液中颗粒性物质如细菌、内毒素、免疫复合物和细胞碎片等的清除具有重要作用。然而阻黄时KC阻止和吞噬肠道细菌和肠源性内毒素能力受到抑制,从而为门脉内的内毒素进一步溢入体循环大开方便之门[5]
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    阻黄时KC 吞噬活性被抑制的机制不完全清楚,目前认为可能与以下因素有关:(1) 阻黄时T 淋巴细胞功能抑制或许具有重要作用,因为其产物INF-γ、IL-4和粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)是巨噬细胞功能的重要调节因子,可诱导MΦ膜上MHCII类抗原分子的表达。近来,在阻黄患者血液中发现某些T淋巴细胞抑制因子,如血浆α-球蛋白,这种球蛋白的增高,可干扰T淋巴细胞对抗原的识别。另外,KC细胞膜表面IL-2R 表达减少,而IL-2R是KC接受激活信号所必需的介导受体,故导致了KC吞噬功能的抑制[8]。(2) KC由于受肠道抗原(主要是内毒素)的长期慢性刺激而产生获得性耐受性或低反应性。这种长期低剂量的内毒素接触,使机体对致死量内毒素的强烈刺激有保护作用,避免了KC无控制地激活而导致机体损伤,被认为是KC 对所处特定环境和部位的适应性进化[4]。(3) 在啮齿动物的阻黄模型中发现,内毒素具有明显的免疫抑制作用[9]。Clement等实验表明,阻黄时内毒素血症与KC清除能力的抑制具有相关性,可能是由于内毒素介导的TNF-α释放增多,进而产生某些抑制因子,如PGFE2所致[10]。(4) 由于MPS、多形核粒细胞等受内毒素的刺激,释放大量活性氧自由基,使机体抗氧化系统成分包括VitE、谷胱甘肽等被过度消耗,也在一定程度上损伤了肝脏KC 的吞噬功能[14]。(5) KC 吞噬功能下降也与血浆调理素水平的降低和血浆生化物质的变化包括血浆胆红素水平的增高有关。(6) 最近Houdijk等[11]研究发现,胆道梗阻大鼠血浆精氨酸酶升高,导致机体精氨酸不足或缺乏,并与机体细胞免疫的抑制相关,推测这也可能是KC吞噬功能低下的原因。还有人发现阻黄时大鼠KC表面MHCII类抗原表达减少,虽然KC 数量增多,但其总体吞噬功能仍下降[7]
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    阻黄时血液中的内毒素对肝细胞具有一定的直接损伤作用。离体鼠肝内毒素灌注,可导致狄氏腔扩张,KC 肿胀,进一步研究发现,内毒素可非特异性地结合于肝细胞膜,干扰信息传导,降低细胞色素P-450 水平,其类脂A部分可被转运至线粒体内膜,与特异性受体结合,启动线粒体膜脂质过氧化过程,使线粒体肿胀及线粒体膜结构改变,以致影响线粒体呼吸功能,并抑制Na+-K+-ATPase 活性,干扰肝细胞能量代谢。

    Callery 等认为,当肝清除肠源性内毒素能力不足,或感染途径在门-肝轴之外时,内毒素进入体循环而激活肝外MΦ 释放细胞因子、活性氧自由基等炎性介质,导致包括肝脏在内的多个靶器官损伤,其中肝脏更为易损器官。

    3 KC分泌功能亢进与肝脏损伤——活性氧自由基及细胞因子途径

    研究表明,阻黄时虽然KC 吞噬功能减弱而呈抑制状态,但其分泌功能明显亢进。KC吞噬和分泌功能紊乱是阻黄时肝损伤的主要原因。正常情况下,KC受门静脉内毒素的经常性刺激而处于低度激活状态,且适应性地转变为低细胞因子和活性氧自由基释放反应特性,对一定范围内的内毒素刺激呈耐受性或低反应性。阻黄时肝脏由于受内毒素、胆汁成分等物质的损伤以及血液流变学的异常,功能发生了相应的改变,KC失去对内毒素的耐受性或低反应性而呈高分泌状态,释放出过量的炎性因子,以旁分泌和自分泌方式损伤周围肝细胞[16]
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    3.1 活性氧自由基途径

    阻黄时KC 吞噬血液中的内毒素而被激活,激活的KC摄氧能力增强,细胞膜上还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶活性增高,使氧分子还原,衍化生成超氧阴离子羟自由基、单线态氧等自由基[8]。同时,活化后的KC通过分泌各种生物活性分子进一步使多形核粒细胞等聚集、浸润并激活,诱导其呼吸爆发现象,产生更大量氧自由基[12,13]

    活性氧自由基所致的损伤具有广泛性,非特异性,主要通过与细胞生物膜脂质过氧化而在组织损伤病理过程中起重要作用。细胞膜及亚细胞器均为生物膜性结构,活性氧自由基引发脂质过氧化反应后改变生物膜的流动性、液态性[1,3],使膜通透性增高,膜蛋白聚集交联,失去区域化功能(localization),从而影响镶嵌在生物膜上的各种酶的活性。同时,改变了生物膜的离子通道,致大量Ca2+内流,造成线粒体及溶酶体的破坏。线粒体三羧酸循环和电子传递链功能障碍,细胞能量代谢异常,氧消耗和ATP 生成减少。激活磷酯酶,催化膜磷脂生成花生四烯酸、血小板激活因子和血栓素等,使大量白细胞聚集浸润,血小板粘附活化,肝窦通透性改变及纤维血栓形成,加重局部炎性损伤及自由基释放,形成恶性循环。又由于活性氧自由基具有高度弥散性,可进入膜内损伤DNA,干扰肝细胞再生等。实验证明,有效地使用各种抗氧化剂可明显减轻阻黄时肝脏损伤[14]
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    3.2 细胞因子途径

    正常情况下,细胞因子可辅助KC 清除毒素、抵御感染,对正常抗菌和免疫都是必要的。阻黄时,KC功能紊乱,受内毒素持续刺激而过度活化,导致产生、表达和释放大量细胞因子和其它介质[9,15],对肝脏本身和远处器官产生损伤。IL-1、IL-6、TNF-α、血小板活化因子(PAF)等是KC常见的分泌产物,其中TNF-α是内毒素发挥其毒性效应最为重要的介质。实验证明,在动物静脉内注射TNF-α可引起内毒素所致的全部生物学效应。KC占MPS的绝大部分,是TNF-α等细胞因子的主要来源[16]。细胞因子一旦触发产生,便启动其连锁释放反应。研究发现,在胆道梗阻8h后,肝组织中TNF-αmRNA 表达和TNF-α蛋白的产生即见增加。KC这种分泌反应仅需低剂量的内毒素刺激。Tracy等认为KC的高敏感性是由于其表型(phenotype)发生改变,即膜表面CD14-LPS受体表达增强并被激活的结果。一般情况下,肝脏对TNF-α等的损伤作用有一定耐受力,但阻黄时肝脏受到其它因素的损伤,即使安全剂量的TNF-α也可产生强烈毒性作用。Miethe对半乳糖胺所处理的动物给予少量的TNF-α,即产生严重的肝损伤证实了这一点。因而肝细胞抵抗机制的削弱对细胞因子介导的损伤也具有重要影响[17]
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    TNF-α介导的病理性损伤包括DNA断裂,二磷酸腺苷核糖基化,增加浆膜通透性,抑制线粒体呼吸功能,并影响糖、蛋白质、核酸代谢。短时间作用主要损伤线粒体,使线粒体肿胀,电子传递链Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ复合体活性下降,抗坏血酸或甘露醇可有效防止TNF-α的这种毒性作用。因此Stadler等[17]认为活性氧中间产物或NO可能为TNF-α损伤的介导物。TNF-α尚可激活磷脂酶A2,产生脂类介质,同时吸引多形核粒细胞等在肝窦聚集,促使其附壁和激活。

    KC分泌的其它细胞因子如IL-1、IL-6、PAF、前列腺素类(PGs)等也直接或间接参与肝脏损伤。近来发现,阻黄时KC由于受细胞因子的诱导而分泌IL-8相关蛋白,这种相关蛋白属IL-8超家族成员,是一强烈的白细胞趋化因子[18]。同时,细胞因子尚可促进内皮细胞细胞间粘附分子-1(ICAM-1)等的表达,从而促进炎性细胞浸润,加重肝脏损伤。

    4 KC影响肝脏微循环,介导肝脏损伤
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    KC除小部分在肝窦周隙(Disse间隙)外,其余均居于肝窦内,其形态与功能的变化可显著影响肝脏血循环。阻黄时KC 数量增加,胞体肿胀,改变了肝窦腔容积,从而影响窦内血流量和血流速度[7,20]。此外,KC释放多种血管活性物质对微循环血管和凝血机制产生影响,与肝脏微循环的损伤密切相关。实验证明,TNF-α、ROI、PAF等使肝窦内皮细胞(SEC)肿胀甚至破坏,SEC上的小孔收缩,毛细血管痉挛,同时诱导某些粘附分子表达和趋化因子产生,促进多形核粒细胞的聚集、粘附[19],使肝窦血流进一步受阻。另外,PAF等促使血小板粘附活化,纤维素沉积,也加重肝窦微循环障碍,导致肝脏缺血缺氧而出现散在性局灶性坏死[20]

    综上所述,阻黄时肝脏损伤与KC吞噬和分泌功能异常密切相关。KC吞噬功能减弱,造就了肝脏损伤的病理基础-肠源性内毒素血症。内毒素除直接参与肝细胞损伤外,还可激活KC及其它单核吞噬细胞,分泌大量细胞因子和氧自由基,是造成肝脏损伤的主要原因。KC在MPS产生细胞因子和氧自由基过程中占绝对优势,因此其吞噬功能下降,分泌功能亢进是阻黄时肝脏损伤的决定因素。积极调节KC功能,清除氧自由基,对抗TNF-α等细胞因子的损伤作用应为治疗阻黄中的重要辅助措施。■
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    作者简介:袁火忠,男,1971年9月出生,硕士,医师

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    收稿日期:1999-09-10

    修稿日期:1999-12-10, 百拇医药