肝损伤机制的研究

摘 要：肝脏是各种营养物质以及毒物在体内代谢的最主要场所，是机体最容易遭受到损伤的脏器之一。由于各种不良的生活习惯和各种药物的大量使用，使肝病已经成为严重的健康问题，深入研究其发生、发展的机制，将会对肝损伤的预防和治疗起到很大的积极促进作用。肝损伤的机制涉及的范围非常广泛，文章将从肝细胞内部各种细胞结构，酶活性、离子、活性氧以及细胞因子浓度的改变等方面进行了综述。

关键词：肝损伤 细胞损伤 CYP450 脂质过氧化

中图分类号：R575 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）11（c）-0236-02

自20世纪90年代以来，随着现代医学的发展。对肝损伤的认识已进入到细胞分子水平。各种研究和学术论文层出不穷，已经由原来对形态和结构的改变的描述发展成为了对内部各种细胞结构、酶、离子以及各种细胞因子等改变的详细阐述。为了便于进行研究，为有关方面的研究提供方便，综述各种因素引起肝损伤的机制。

1 细胞的各种改变引起的肝损伤机制

1.1 细胞骨架的改变

细胞骨架不仅在维持细胞形态，承受外力、保持细胞内部结构的有序性方面起重要作用，而且还参与许多重要的生命活动。在细胞分裂中细胞骨架牵引染色体分离，在细胞物质运输中，各类小泡和细胞器可沿着细胞骨架定向转运等等。当其遭到破坏将会使肝细胞的形态和功能发生改变。如：鬼笔环肽与微丝有强亲合作用，可稳定肌动蛋白纤维，抑制细胞骨架肌动蛋白丝在正常动力学重排过程中解聚，使细胞骨架网络明显改变，肌动蛋白网变硬，胆小管腔收缩性下降[1]。微囊藻素是1型和2A型蛋白磷酸酶的强抑制剂，可导致细胞骨架蛋白广泛的超磷酸化，使微管肌动蛋白支架特异性坍塌，肝细胞明显变形[2]；同时胞质马达蛋白动蛋白超磷酸化使肝细胞的摄取和分泌能力降低[3]。

1.2 细胞膜的改变

四氯化碳（calbon tetrachloride，CCI4，）等药物等造成大量Ca2+内流，能使正常的肌动蛋白纤维聚集并且扰乱ATP的产生，结果使得细胞骨架受损，导致细胞膜出现囊泡状结构[4]，此时膜结构的化学性断裂或改变，或膜成分的合成缺陷导致电解质和酶等物质流失[5]，导致膜上的各种通道蛋白、载运蛋白的活性改变，细胞过氧化使膜脂质发生交联、聚合，从而抑制膜蛋白如钙泵、钠泵及Na+/Ca2+交换系统等的功能，导致胞浆Na+、Ca+浓度升高，造成细胞肿胀、钙超载，最终造成肝细胞死亡。

1.3 线粒体的改变

随着线粒体功能的逐步阐明，发现线粒体的损伤主要是通过改变线粒体呼吸链功能、代谢酶活性、膜通透性来实现线粒体的损伤包括膜的各种改变、酶的量与质以及活性的改变[6]。线粒体是细胞的动力站，其主要的作用是通过有氧呼吸以及其中的电子传递而合成ATP，为细胞的各项活动提供能量[7]。当电子传递链辅酶I、泛醌、细胞色素P450等的改变将导致电子传递的中断，或线粒体内膜上穿膜转运孔（MPT）的开放，离子、其他小分子和蛋白质通过孔道到达线粒体外环境，导致线粒体膜电位崩落、呼吸链解偶联，如胆酸、硫基交联物等可直接诱发穿膜转运孔的开放；水杨酸、丙戊酸通过影响线粒体的Ca2+循环促进穿膜转运孔开放；某些活性代谢产物与肝细胞蛋白质的共价结合所致的免疫反应也能引发线粒体穿膜转运[8]。这些原因都将会使线粒体产能障碍，使细胞需能的各项活动障碍，如蛋白质的合成、Na泵、Na+/Ca2+交换系统等的障碍，而使肝细胞损伤。

2 细胞色素P450酶活性的改变引起肝损伤的机制

肝损伤的发生与肝组织内各种酶的活性有重要的关系，尤其与CYP450的活性水平有密切关系。CYP450由结构和功能相关的基因超家族编码的同工酶组成，是参与物质代谢的主要酶系[9]。正常情况下经过CYP450催化后失活的那些物质，在代谢过程中产生的亲电子基、自由基和氧基等有害活性物质，通过与谷胱甘肽结合而解毒，并不产生肝损伤。

2.1 酶活性增强

当某种原因导致CYP450激活，从而使CYP450激活产生的亲电子基、自由基、氧基等代谢物大大增多，超过了肝内代偿水平，在体内过量蓄积，这类物质对细胞膜和其他细胞组分有化学毒性而形成中毒。例如，当服用大剂量扑热息痛时，葡萄糖醛酸化及硫酸盐化清除能力达到饱和，进而激活CYP450，药物直接经CYP450作用形成N-乙酰-P-苯醌亚胺，可使肝内谷胱甘肽耗竭，N-乙酰-P-苯醌亚胺与肝细胞的大分子结合，造成肝细胞坏死[4]。

2.2 酶活性减弱

很多化合物可抑制药物代谢酶，尤其是抑制CYP450，使药物的代谢水平下降，这种现象称为酶抑作用，具有这样作用的物质称为酶抑制剂。酶抑制剂可与CYP450活性部位直接结合，阻碍CYP450与氧原子结合从而丧失活性，或者抑制剂转化为代谢物后，再与CYP450结合，使之失去活性[10]。CYP450失活将导致氧化产能过程中电子传递障碍，产能障碍，会使细胞中的ATP减少，且各种氧自由基增多，可以损伤细胞膜、线粒体膜以及导致蛋白质功能障碍，从而造成肝损伤。如线粒体中的加单氧酶在催化有关底物分子加上一个氧原子使其羟化的过程中，首先是氧化型CYP450结合底物形成P450-Fe3+-A-H复合物，继而在NADPH-CytP450-Fe3+还原酶催化下，由NADPH供给电子，经FAD等传递，接受一个电子被还原成P450-Fe2+-A-H，加入O并再接受一个电子使氧分子活化，结果底物被羟化并释出，而另一个氧原子接受e还原成氧离子，并与介质中2H+结合成水[11]。当CYP450的活性降低时，此过程相对减弱，而使细胞中的超氧离子增多。

3 细胞中离子的改变引起肝损伤的机制

3.1 Ca2+浓度的改变

细胞的许多重要生理代谢活动都与胞内Ca2+浓度有关，胞内Ca2+的浓度和稳态对细胞的生存极为重要。当某种原因造成大量Ca2+内流，造成细胞内钙超载，导致肝细胞损伤的原因：（1）激活Ca2+依赖性蛋白水解酶，使黄嘌呤脱氢酶（XD）大量转变为黄嘌呤氧化酶（XO），由此通过一系列反应形成大量氧自由基，引发脂质过氧化反应，造成肝细胞损伤。（2）激活Ca2+-ATP酶，加重ATP水解，钙超载干扰了线粒体电子转运链，影响ATP合成，引起细胞能量代谢障碍，最终导致肝细胞死亡[12]。（3）内流的Ca2+激活Ca2+依赖性磷脂酶，促进膜瞵脂分解，从而促使核苷酸酶、腺苷酸环化酶、Na+-Ca2+-ATP酶降解；同时激活钙依赖核苷酸内切酶，引起DNA水解，阻断胞内依靠转录而进行的潜在修复过程[13]。这些因素都可加重肝细胞损伤，产生恶性循环。

3.2 活性氧的改变

通过活性氧引起肝脏损伤的典型代表物是乙醇。乙醇在肝脏经CYP2E1代谢时产生活性氧如超氧阴离子、H2O2，在有铁的存在的情况下，产生更强的氧化剂，如羟自由基、铁基团、1-羟乙基基团[14]。活性氧通过几方面引起细胞损伤：（1）蛋白质氧化损伤，DNA链断裂或碱基修饰，并通过脂质过氧化反应改变膜结构与功能，增加质膜及细胞器膜性结构的通透性，导致细胞毒性[15]；（2）损伤线粒体，引起线粒体膜电位下降，ATP降低，穿膜转运孔开放引起促凋亡因子释放，导致细胞凋亡[16]；（3）活性氧扩散至星形细胞并使之激活，促进其合成I型胶原，引发肝脏的纤维化反应[17]。在CYP2E1高表达的HepG2细胞的研究已证实了乙醇代谢生成的活性氧对肝细胞的损害作用，耗竭胞内GSH后，乙醇对细胞的毒性大大增强，使用抗氧化剂或CYP2E1抑制剂后毒性减弱[18]。

3.3 NO浓度的改变

NO具有较强的细胞毒和血管扩张作用，NO在内毒素诱导下主要是由诱导型一氧化氮合酶（iNOS）催化底物左旋精氨酸（L-Arg）而生成。实验证实，LPS所致急性肝损伤中，动物体内NO生物合成机制被激活，介导肝细胞损伤[19]。NO通过以下几种机制损伤正常肝组织，导致肝细胞死亡：（1）NO抑制线粒体的呼吸，使肝细胞因能量缺乏或产生大量的自由基而死亡。（2）NO通过抑制肝细胞蛋白质的合成，从而使肝细胞发生坏死或凋亡。（3）NO通过对遗传物质的破坏，使DNA断裂或突变，从而使细胞发生凋亡。（4）还原型NO（NO-）n能与超氧阴离子作用形成过氧亚硝酸阴离子，后者及其分解产物羟自由基能引起组织细胞脂质过氧化和细胞毒性，从而对肝细胞造成损伤。（5）NO抑制肝细胞的正常代谢，即通过间接影响肝细胞内磷酸二酯酶的活性，改变细胞内cAMP含量，从而使肝细胞受损[20]。

4 结语

综上所述，造成的肝损伤发病机制涉及细胞器损伤、细胞结构的改变、脂质过氧化、酶活性的改变、离子平衡破坏等以及一系列生理生化反应激活过程，各种机制之间不是独立存在的，相互之间有着密切的联系，每个肝细胞的损伤不单独是某种机制在起作用，而是多种机制综合导致的结果。其中仍有许多不明之处，需借助多学科对肝损伤发病机制进行更深入的研究阐明。

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