砷剂预处理对肝脏缺血再灌注损伤的防护效应及机制研究

Ischemia-reperfusion (I/R) injury is a phenomenon whereby cellular damage in an ischemic organ is accentuated after the reestablishment of oxygen flow. As an important clinical problem, liver I/R injury（LIRI） usually occurs in liver transplantation, trauma, shock and elective liver resection when inflow occlusion or total vascular exclusion is used to minimize bleeding, and it may contribute to morbidity and mortality during these events. The need for effective approaches to manage patients with I/R-induced organ damage is highlighted by the fact that current treatment is merely supportive care. Ischemic preconditioning is a recent promising strategy for improving the outcome of hepatic surgery and may help identify novel therapeutic targets to increase hepatic resistance to ischemia. In the liver, ischemic preconditioning also can be simulated by certain drugs. Recently, we and others discovered that arsenic trioxide(ATO) may have five important pharmacological effects which proved to be the important protective mechanisms in LIRI. The aim of this study was to determine the effects of ATO preconditioning on hepatic ischemia-reperfusion injury in vitro and in vivo, then investigate the mechanisms underlie these effects.

缺血再灌注(I/R)损伤是指缺血脏器在血供恢复后细胞损伤进一步加重的现象。肝脏I/R 损伤（LIRI）作为一个重要临床问题，多发生于肝移植、肝切除等肝脏外科手术中，是影响肝移植、肝脏切除术后肝脏功能的一个重要因素。然而，当前对脏器I/R 损伤的治疗仅仅限于支持疗法，临床上亟需有效的干预手段。因此，针对LIRI 的防治研究也就成为当前肝脏外科领域的研究重点。新近研究表明，针对I/R 损伤机制的预处理干预仍是改善肝脏外科手术患者临床预后最有希望的举措。我们总结前人以及自身的前期研究成果发现，三氧化二砷（ATO）同时具备五大LIRI 保护性药理作用。因此，我们推测ATO 预处理能够在LIRI中发挥重要的保护作用，并在预实验中得到了初步的验证。本课题拟在前期研究基础上进一步明确ATO 预处理在LIRI 中的防护效应，并对可能的机制加以深入探究，有望为LIRI 的防治提供新的举措。

肝脏缺血再灌注损伤是外科手术（如肝段切除、肝移植等）常面临的问题，其可造成肝衰竭、肝移植失败等严重后果，影响手术的成功率以及病人的存活率。上世纪70年代，哈尔滨医科大学首次将三氧化二砷用于治疗急性早幼粒细胞白血病并取得了成功，其药用价值得到了广泛关注，逐渐应用于治疗多种实体肿瘤，取得了良好的效果。课题组前期研究成果表明，ATO可同时具备HIRI防治的四大药理作用，因此ATO预处理可能会在HIRI的干预中起到理想的保护效应。本研究目的是探讨砷剂预处理在HIRI中的具体作用以及可能的机制。将SPF级雄性C57/BL小鼠随机分为Sham组、I/R组，其中Sham组、I/R组再随机分为溶剂组、ATO组、PD98059组、ATO+PD98059组，每组6只。肝脏缺血再灌注6小时后经心脏穿刺留取血清，处死后取出肝缺血再灌注部分组织，采用液氮处理冻存以及4%多聚甲醛固定+石蜡包埋两种方式主要肝组织中丙二醛含量；血清中谷丙转氨酶、谷草转氨酶水平测定；ELISA检测相关炎症因子的含量；组织切片HE染色及病理学损伤评分；TUNEL检测肝脏细胞凋亡水平及评分。小鼠于造模前1h或1.5h，通过腹腔注射砷剂、抑制剂，经缺血再灌注造模后，与溶剂组相比，ATO组主要表现为血清转氨酶水平的下降、炎性因子释放减少、肝脏组织中MDA水平、病理损伤评分及TUNEL评分显著降低，且具有统计学意义（P<0.05）。PD98059组与溶剂组相比，表现为血清转氨酶增高、炎性因子释放增加、肝脏组织中MDA水平、病理损伤评分及TUNEL评分增高，且具有统计学意义（P<0.05）。蛋白免疫印迹结果显示：Sham组与I/R组之间Erk1/2蛋白表达未见明显差异，HIRI造模后，溶剂组和ATO组肝组织中的P-Erk1/2，pAKT等蛋白水平增加，且以ATO组的P-Erk1/2蛋白生成最为明显，而HIRI造模后的PD98059组和ATO+PD98059组P-Erk1/2蛋白水平显著下降。其科学意义：（1）在缺血再灌注损伤的肝脏组织内，砷剂预处理可以起到保护作用；（2）砷剂的保护作用可能跟Erk1/2及AKT通路有关，并且有望成为预防HIRI的一个有效药物。