大鼠體外循環(huán)后肝細胞損害及生長激素上調STAT5信號通路的保護作用和機制研究.pdf

1、背景與目的：體外循環(huán)(CPB)對機體是一種全身性的強刺激，能引起機體產生應激反應。應激引起的過度的炎癥反應造成組織損害、多器官功能障礙綜合征(MODS)，是心臟外科患者術后死亡的主要原因之一。因此，CPB過程中器官保護一直是心血管外科臨床與基礎研究的重點。一直以來，人們對CPB所致的心、腦、肺、腎等器官的研究較多，也比較深入，而對肝臟功能的影響及其機制卻缺乏深入系統(tǒng)研究。我們知道，肝臟是應激反應的中心器官和重要靶器官之一。臨床研究表明，

2、CPB術后不僅存在較高比例肝酶譜升高，而且存在著混合性的高膽紅素血癥(23.2-35.1％)，肝功能障礙，甚至肝功能衰竭。惡性肝損害一旦發(fā)生，治療棘手，往往導致MODS，預后差，病死率高。而慢性肝病或肝硬變患者CPB術后死亡率更高達25-31％，并發(fā)癥發(fā)生率更高達58-66％。因此肝功能障礙是CPB術后的嚴重并發(fā)癥。我國是個肝炎大國，很多心臟病病人本身就是肝炎或肝病患者，而心臟病本身也可以導致急性或慢性肝損害，此類患者心臟手術的時機選擇

3、以及適應癥也是困繞心外科醫(yī)生的問題，有的患者因此而喪失治療的機會。因此研究CPB過程中肝細胞損傷的發(fā)生機制及探討相應的保護措施，對增強手術耐受性，促進術后肝功能恢復具有重要意義。 臨床研究表明，CPB術后高膽紅素血癥或黃疸是由結合和非結合膽紅素共同升高所致。這說明并非單純由于溶血導致，同時也存在著肝細胞轉運膽紅素的功能障礙。而膽紅素的轉運則完全依賴于位于肝細胞膜面的肝膽膜轉運蛋白(HMTs)，也稱膽紅素轉運子。HMTS基因表達異

4、常有可能導致肝細胞膽汁淤積和肝細胞受損，而這類基因表達的信號調控機制尚未完全闡明。而CPB時存在膽紅素代謝異常，其分子機制尚未明確，我們推測可能與HMTs基因表達的改變有關，此類研究尚未見文獻報道。 綜合文獻報道，在大多數(shù)HMTS啟動子區(qū)域含有類干擾素活化序列，相應的轉錄因子與該序列結合后可啟動}tMTs的轉錄。信號轉導轉錄活化因子5(STAT5)是胞漿信號蛋白，活化后可直接轉移至胞核內，作為轉錄因子與靶基因啟動子區(qū)域的類干擾素

5、活化序列結合，引起靶基因的活化。因此我們推測STAT5途徑可能是調控HMTs基因表達的途徑之一。 STAT5信號途徑具有廣泛的生物學效應，可促進合成代謝、刺激細胞再生、抗凋亡、調節(jié)急性期反應、穩(wěn)定腸粘膜屏障等功能。已知生長激素(GH)-生長激素受體(GHR)軸是引起STAT5活化的最主要的路徑。GHR主要位于肝細胞，當GH分泌不足和GHR表達下降時，STXT5的活性亦隨之降低。因此給予外源性GH上調STAT5活性調控HMTS表達

6、具有理論上的可行性。本研究可豐富對肝細胞膽鹽轉運信號調控的分子機制的認識。 由于CPB是一個可以預期的應激反應，我們完全可以提前采取措施，在非應激條件下建立機體對圍手術期損傷機制的耐受性，激發(fā)機體的自然防御機制減輕炎癥反應和器官損傷，是很有前景的途徑。但是通過GH預處理保護CPB后肝細胞功能的作用及機制研究未見報道。深入探討這一途徑的效果和可行性對于改善CPB后全身炎癥反應，減少并發(fā)癥具有重要臨床意義。 方法：

7、1．利用顯微外科器械，采用微型化CPB環(huán)路設備，經右頸靜脈腔房引流、左頸動脈灌注方法建立大鼠閉胸式CPB 2h模型，對CPB的大鼠進行分組，常規(guī)CPB組和GH干預CPB組(簡稱GH組，術前3天開始肌注GH 2.5mg/kg，1/日，預充液中加入2.5mg/kg)，同時設立假手術組(SH組)和正常對照組(N組)。 2．觀察CPB后肝細胞損害與全身炎癥反應的關系：檢測指標包括一般肝功能檢測；血清肝臟結構蛋白：前白蛋白(PA)、轉鐵蛋

8、白(Tf)；血清急性期反應蛋白：C反應蛋白(CRP)、血清淀粉樣蛋白A(SAA)；血清致炎因子：TNF-α、IL-1β、IL-6等的測定；血清GH、GH結合蛋白(GHBP)改變；肝臟改變的研究(肝細胞凋亡、再生情況及病理組織學改變等)。 3．觀察CPB后肝細胞膽鹽轉運功能的改變：利用免疫熒光組化、RT-PCR、Westemblot等方法從細胞和分子水平測定肝細胞HMTs (NTCP，BSEP、FXR)的表達情況； 4．觀

9、察CPB對肝細胞STAT5活性的影響及GH-GHR途徑上調STAT5調控HMTs的機制：利用免疫熒光組化、原位雜交、RT-PCR、Western blot等方法從細胞和分子水平測定肝細胞GHR、STAT5的表達情況；觀察STAT5活性改變對肝細胞HMTs的表達及功能的影響。 5．統(tǒng)計學方法：所有數(shù)據(jù)采用均數(shù)士標準差表示。統(tǒng)計學處理采用SPSS11.0軟件行，檢驗及ANOVA。 結果： 1．通過微型化CPB環(huán)路設備

10、，經右頸靜脈腔房引流、左頸動脈灌注方法成功建立建立大鼠CPB模型，轉流過程中血流動力學、血氣分析等指標均在正常范圍，術后可以長期生存。 2．CPB后早期存在著明顯的肝細胞損害，以CPB后3h最為明顯；表現(xiàn)為肝功能受損，ALT、TB增高；血清肝臟結構蛋白濃度降低；血清急性期反應蛋白濃度增加，肝細胞凋亡增加，炎性細胞浸潤。血清GI-tBP降低，血清致炎因子TNF-α、IL-1β、IL-6升高。直線回歸分析表明肝損害與炎癥反應及GHB

11、P水平高度相關。 3．大鼠CPB后存在肝細胞膽鹽轉運功能障礙，肝膽膜轉運蛋白HMTs對CPB高度敏感，以CPB后3h最為明顯；表現(xiàn)為CPB早期各種HMTs的mRNA及蛋白表達水平呈現(xiàn)不同程度的下降和不均一；核膽酸受體FXR mRNA及蛋白表達水平亦明顯受抑。 4．CPB術后早期存在著肝細胞GHR mRNA及蛋白表達水平不同程度的下降；STAT5 mRNA、蛋白表達水平及活性水平也下降；以CPB后3h最為明顯；STAT5活

12、性下降與GHR抵抗有關。而且，肝損害與STAT5活性下降及GHR抵抗均相關。 5．STAT5上調途徑對CPB后肝細胞的影響。GH預處理可上調STAT5表達活性，直接調控HMTs的表達，提高核膽酸受體FXR的活性，促進膽鹽轉運，降低高膽紅素血癥對肝細胞的損害；同時STAT5的上調可降低肝臟炎癥反應，增加肝臟結構蛋白，降低肝臟急性期反應，抑制凋亡，促進再生，改善肝臟功能。 結論： 1．我們成功建立了大鼠閉胸式CPB模

13、型。利用顯微外科器械，采用微型化CPB環(huán)路設備，經右頸靜脈腔房引流、左頸動脈灌注方法建立大鼠閉胸式CPB模型比較符合生理，具有較好的穩(wěn)定性和可靠性，是進行CPB術后肝臟病理生理改變研究的理想動物模型。 2．CPB可導致明顯的肝細胞損害。表現(xiàn)為(1)肝功能受損，ALT、TB增高；血清肝臟結構蛋白濃度降低；血清急性期反應蛋白濃度增加，肝細胞凋亡增加，炎性細胞浸潤等。(2)CPB導致肝細胞膽鹽轉運存在障礙。表現(xiàn)為CPB早期各種HMTs

14、的mRNA及蛋白表達水平呈現(xiàn)不同程度的下降和不均一；核膽酸受體FXR mRNA及蛋白表達水平明顯受抑。肝細胞NTCP，BSEP等HMTs和核膽酸受體FXR的表達程度的下降和不均一是CPB術后肝細胞損害的重要原因之一。肝細胞內膽紅素蓄積、過度炎性反應和急性期反應(APR)、FXR表達受抑和GH抵抗導致的STAT5活性下調共同介導了HMTs的表達的不均一； 3．GH預處理有望成為預防和減輕CPB過程中肝細胞損害及SIRS的新策略。G