刘克玄：围术期急性缺血性肠损伤的研究进展

围术期引起急性缺血性肠损伤的因素可分为患者、麻醉及手术相关因素等。患者因素包括高龄、ASA分级≥Ⅲ级、术前合并胃肠道疾病或其他导致胃肠功能受损的疾患（如严重感染、急性重症胰腺炎、创伤、休克、贫血、心肌梗死、主动脉夹层、肠系膜动脉栓塞等）；麻醉可导致低血压及肠道低灌流；部分血管收缩药物可引起胃肠黏膜小血管收缩，诱发肠缺血；应激状态下交感神经系统兴奋、肠黏膜血管强烈收缩，血流灌流减少；腹主动脉瘤手术、体外循环、腹部手术等肠道操作影响肠道血流灌注；腹腔镜手术中CO2气腹可引起应激反应，血浆儿茶酚胺、皮质醇、抗利尿激素水平升高，同时腹压增高影响内脏器官血流灌注。

1、肠粘膜屏障包括机械屏障、免疫屏障、化学屏障及微生物屏障，几种屏障功能损害常同时存在，且相互之间具有协同致病作用。

1）机械屏障是肠粘膜屏障最重要的组成部分，其结构基础为完整的肠粘膜上皮细胞和上皮细胞间的紧密连接。刘克玄教授课题组采用大鼠/小鼠肠系膜上动脉阻断及开放的模型来复制急性肠缺血再灌注（I/R）的模型，发现肠I/R后肠粘膜上皮细胞不仅出现坏死，还出现大量的凋亡，而且抑制凋亡能显著改善肠损伤，提示凋亡是肠后肠粘膜上皮细胞死亡的主要形式。基于这一发现，刘克玄教授课题组展开了系列研究，首次揭示了醛糖还原酶（Proteomics，2010）、α2肾上腺素能受体（Anesthesiology，2012）、JAK2/STAT3信号（Shock，2012）、LncRNA-AK089510竞争结合MicroRNA378（Cell death & Disease，2017）、MicroRNA-26b-5p 调节 DAPK1（J Surg Res 2021）、M1巨噬细胞向M2的转化(J Immunol 2015)等都是调控肠I/R后肠粘膜上皮细胞凋亡的重要因素，为未来寻找干预肠I/R肠损伤的方法提供了分子靶标。此外该课题组还发现“程序性坏死”（Necroptosis）（J Cell Mol Med 2017）与铁死亡（Ferroptosis）(Gut Microbe 2021）也参与了肠I/R后肠损伤的发生。

2）免疫屏障是阻止细菌入侵的第一道防线。肠粘膜免疫屏障主要由肠道内浆细胞分泌型免疫球蛋白（S-IgA）、肠道相关淋巴组织（GALT）以及肝脏的防御功能（肠-肝轴）组成。刘克玄教授课题组采用TGFβ来调控免疫球蛋白类型转换（Ig CSR）促进IgA生成，结果发现TGFβ可促进肠I/R后IgA生成，从而产生肠保护效应并降低大鼠生存率（J Cell Mol Med，2016）。此外，该课题组揭示了M2型巨噬细胞向M1型转化是肠I/R后肠损伤的机制之一，并首次发现重组旋毛虫蛋白通过促进M1巨噬细胞向M2的转化、有效地抑制肠粘膜细胞凋亡、改善肠损伤及提高动物生存率（Immunol 2015），提供了一种可临床转化的方法。

3）肠道微生物为人体最大的细菌库，对外来菌株有抵抗作用的肠内正常寄生菌群是肠粘膜的生物屏障，机体与正常菌群之间及各正常菌群之间的平衡遭到破坏，将引起肠道生物屏障损伤。近年来，肠道微生物与各种疾病关系的研究成为热点。刘克玄教授课题组在肠道菌群与肠I/R损伤及患者术后结局之间的关系方面开展了部分研究，包括：首次报道肠道菌群代谢产物辣椒素酯通过TRPV1受体促进GPX4抑制铁死亡改善肠I/R损伤(Gut Microbe 2021），发现鼠乳杆菌激活TLR2/myD88信号促使巨噬细胞产生IL-10改善肠I/R损伤易感性，发现肠道菌群代谢物琥珀酸调节巨噬细胞极化加重肠I/R所致急性肺损伤，发现术前禁食可通过调节肠道微生物及其代谢产物岩芹酸来保护小鼠肠I/R损伤等。

2、肠I/R导致肠外器官损伤

肠道是机体最大的内毒素库及微生物库，一旦发生肠损伤，内毒素、菌群移位，导致内毒素血症及脓毒症，从而导致全身多个器官（肺、脑、肝等）功能不全甚至衰竭。刘克玄教授课题组发现肠I/R可上调大鼠肺β-防御素-2表达，进一步发现其基因气道转染能显著改善肠I/R肺损伤，提示β-防御素-2可能是肺损伤的一个内源性保护因素（Injury 2009）。此外，该课题组首次报道肠I/R可致脑损伤及记忆功能损害是影响生存预后的重要因素之一，并揭示肠I/R后脑内小胶质细胞激活加重神经炎症、氧化应激损伤、进而导致大脑皮层及海马神经元细胞凋亡是肠I/R后脑损伤的主要机制（Critical Care Med 2012）。外泌体是细胞间通讯的重要介质，该课题组采用酶消化、差速离心、超速离心以及密度梯度离心的方法，首次建立了一种从肠组织中分离提纯外泌体的方法（Biotechniques 2020）；进一步发现肠源性外泌体通过激活小胶质细胞介导了肠I/R导致的脑损伤（Molcular Neurobiology 2021）；同时发现肠源性外泌体通过促进肝脏M1型巨噬细胞极化诱导小鼠肠I/R所致的肝损伤；上述研究为防治肠I/R后的肺、脑、肝损伤提供了新的思路。