引用本文： 舒鹏, 程龙, 谢川, 代鑫, 王强, 汪涛. 肝脏 TACE 术后缺血性胆管损伤发病机制的研究进展. 中国普外基础与临床杂志, 2021, 28(10): 1378-1383. doi: 10.7507/1007-9424.202011106 复制
缺血性胆管损伤是一种常见的胆道复杂疾病，是特指各种致病因素造成的以胆管血供损害为始动因素的局灶性或弥漫性的胆管损伤，也被称为“缺血性胆道病变” “缺血相关胆管病变” “缺血性胆管炎” [1]。经动脉化疗栓塞（transcatheter arterial chemoembolization，TACE）是治疗肝脏肿瘤的一种成熟的治疗方法[2]，应用广泛，但其继发的缺血性胆管损伤却未相应得到足够的临床重视。TACE 术后引起的缺血性胆管损伤常表现为弥漫性或局灶性胆管狭窄或扩张、胆汁瘤形成、胆道铸型的形成及 TACE 术后肝脓肿[3-6]。由于缺乏有效的治疗手段，缺血性胆管损伤一旦发生其治疗效果及预后往往不佳[7]。目前，就肝脏 TACE 术后缺血性胆管损伤的发生机制未见综合性报道。笔者将从其病理学特点、发生率及相关机制研究进展作一综述。
1 缺血性胆管损伤的病理学特点
缺血性胆管损伤常继发于如肝移植术后、胆道手术后、经肝动脉内灌注化疗等之后，虽然其在肝脏介入术后的病理学特点未见明确报道，但不同原因导致的缺血性胆管损伤有相似的病理学特点。主要表现为上皮萎缩和糜烂，病变常局限于胆管壁周径的一部分，病变组织呈局灶性分布，严重时可累及整个胆管周径，呈环形分布，引起胆管狭窄并伴有近端胆管扩张。小胆管和叶间胆管可出现上皮萎缩，汇管区胆管出现纤维性胆管炎和胆管周围纤维化，胆管消失或仅残存小纤维索，毛细胆管增生[8]。
2 肝脏介入术后缺血性胆管损伤的发生率
目前，由于肝脏 TACE 术后缺血性胆管损伤后的临床特征多样、诊断标准不一及化疗栓塞方式的不同，因而报道的发生率也不一。Guiu 等[9]研究显示，肝胆管损伤的发生与 TACE 治疗有关，与肿瘤类型无关。目前相当一部分研究结果显示肝脏 TACE 术后缺血性胆管损伤的发生率波动于 5%～10% 之间：Nakada 等[5]研究肝切除术后肝癌复发进行 TACE 治疗的结果显示，术后缺血性胆管损伤的发生率为 5.1%；Aal 等[10]关于载药微球 TACE（drug-eluting beads TACE，DEB-TACE）安全性的多中心前瞻性研究结果表明，缺血性胆管损伤的发生率为 6.8%；Lucatelli 等[11]利用球囊闭塞性 TACE（balloon-occluded TACE，B-TACE）联合聚乙二醇表柔比星载药洗脱栓塞剂治疗肝细胞癌的研究表明，缺血性胆管损伤的发生率为 8.3%。有研究报道肝脏 TACE 术后更低的缺血性胆管损伤发生率：Dhamija 等[7]回顾性报道了肝细胞癌 TACE 术后胆管扩张或狭窄发生率为 1.3%；与此同时，另有两项回顾性研究[3, 9]表明，DEB-TACE 导致的胆管损伤率与传统的TACE（conventional TACE，c-TACE）相比更高，可达 33%。另外需引起大家注意的一点，Wang 等[12]采用不添加化疗药物及放疗剂的动脉栓塞术（transarterial embolization，TAE）治疗肝癌，观察其术后胆道并发症发生情况，结果显示只有 0.38% 的缺血性胆管损伤发生率，明显低于上述研究结果。可见，不同栓塞方式以及栓塞时是否添加化疗药物都对术后缺血性胆管损伤的发生率产生不同的影响，导致这样结果的原因仍需要进一步讨论。进一步研究肝脏 TACE 术后缺血性胆管损伤的发生机制，将可能对缺血性胆管损伤不同的发生率问题作进一步阐释。
3 TACE 术后缺血性胆管损伤的相关机制
此前，肝脏 TACE 术后引起的缺血性胆管损伤的机制并无综合性报道，确切的发病机制仍然是推测的。可能是多因素的，涉及到对胆管细胞的直接损伤和（或）损伤胆周血管丛，导致胆管上皮缺血。笔者现将从以下几个方面就其可能的机制进行探讨：① 缺血性直接损伤；② 化疗药物毒性作用；③ 栓塞引起的胆管缺血及化疗药物的毒性作用对胆管上皮保护机制的破坏，进一步导致胆汁酸的毒性作用得以发挥。
3.1 缺血性直接损伤
大胆管血液供应主要由胃十二指肠动脉和肝动脉及其分支提供。这些动脉共同围绕着胆管形成精细血管网络，称为胆周血管从（peribiliary vascular plexus，PVP），提供富含氧气的血液[6]。动物实验[13-14]结果显示，肝内胆管上皮的功能与其由胆周丛（peribiliary plexus，PBP）维持的血供有关。PBP 来自肝动脉，滋养胆管树，并维持从胆汁中重新吸收的物质向实质细胞的逆流[14]。
目前普遍认为，肝脏 TACE 术后引起的胆管损伤主要是由供应胆管的动脉缺血引起，这可导致胆管上皮细胞坏死脱落，继而引起胆管扩张和（或）狭窄，胆汁潴留和（或）溢出，最后可形成肝内胆汁瘤，造成不可逆性的损伤[15]。肝动脉栓塞可致相应动脉供血的胆管缺血、缺氧，缺氧可导致细胞内 ATP 减少，一方面增高了细胞膜通透性，大量 Ca2+内流进入细胞；另一方面致线粒体肿胀，功能障碍，从而导致钙超载等一系列的病理过程，最终导致胆管上皮细胞凋亡或坏死[16]。
另有研究[17]通过结扎大鼠肝脏动脉模拟胆管缺血，其结果显示，胆管功能受损，表现为肝脏组织切片中大胆管凋亡增加和胆管细胞凋亡基因表达增加。进一步利用体外 ATP 耗竭来模拟胆管细胞缺血、缺氧环境，Doctor 等[18]研究了缺氧引起的代谢抑制对胆管细胞活力和结构的影响，表明胆管细胞的 ATP 耗竭可诱导细胞膜结构特异性变化，以及与膜-细胞骨架相互作用的牵连变化。上述研究从动物及细胞实验水平都证实了胆管细胞对缺氧的不耐受，提示肝脏 TACE 术引起的胆管缺血、缺氧在所难免。然而也有研究[19]在联合夹闭肝动脉和结扎 PBP 几乎完全阻断了肝内胆管血液供应的大鼠实验模型中，并没有观察到缺血性胆管病变（ischemia-type biliary lesions，ITBL）典型的胆管坏死、肝内狭窄或胆管扩张，表明即使在完全动脉切断后，仍需要进一步损伤胆管上皮才能导致 ITBL。因此，这可能说明了肝脏 TACE 术后缺血性胆管损伤的发生是多因素造成的。基于胆管上皮所处的微环境，肝脏 TACE 术后胆管上皮保护机制可能受到破坏，导致了胆汁酸毒性作用得以发挥，以及化疗药物的毒性作用可能都在缺血性胆管损伤中扮演了重要角色。
3.2 胆管上皮保护机制破坏
3.2.1 “胆肝循环”失衡
疏水性胆盐具有强大的去污剂作用，可通过破坏细胞脂质膜或进入细胞后诱导凋亡来引起细胞损伤[20]。既往研究[21]也提出了疏水性胆汁酸对肝脏和胆管具有毒性作用，而亲水性胆汁酸则起保护性作用，近期也有研究[22]进一步验证了这一说法。另有研究[23-24]表明，细胞外胆盐在比生理状态高得多的浓度下具有去污作用，而细胞内较低浓度的胆汁酸则广泛参与增殖、凋亡、炎症和促纤维化反应。胆汁成分受 ATP 依赖胆汁转运蛋白的表达和功能的影响，胆盐排泄泵（bile salt export pump，BSEP）和多药耐药蛋白 3（multidrug resistance protein 3，MDR3）的表达分别负责胆汁中胆盐和磷脂分泌，以上转运蛋白的表达及功能可因细胞内 ATP 水平下降而降低[6]，可进一步导致胆盐/磷脂比例失调，使胆盐毒性作用得以发挥。而胆管细胞内缺氧及 ATP 水平降低是 TACE 术后不可避免的病理生理过程。同时，胆管细胞主要通过顶膜钠依赖性胆汁酸转运体（apical sodium dependent bile acid transporter，ASBT）从胆汁中重吸收胆汁酸，由细胞内胆汁酸结合蛋白（ileal bile acid binding protein，IBABP）结合并运至基底侧，同时通过基底侧胆汁酸转运体如有机溶质转运体 α/β（organic solute transporter alpha/beta，Ost α/β）、多药耐药相关蛋白 3（multidrug resistance-associated protein 3，MRP3）等，将胆汁酸从胆管细胞内转运到血管，随血液进入肝脏，重新由肝细胞分泌入毛细胆管，从而完成了胆汁酸的“胆肝循环” [25]。一旦这种循环平衡被打破，都可能导致胆汁酸在细胞内聚集。
法尼醇 X 受体（farnesoid X receptor，FXR）作为一种胆汁酸的核受体，在维持胆汁酸的合成和运输平衡方面起着至关重要的作用[26]。FXR 可通过小分子异源二聚体抑制 ASBT 启动子激活，间接下调 ASBT 的表达；同时，活化的 FXR 与 IBABP 和 Ost α/β 基因转录调控区结合，正向调节 IBABP 和 Ost α/β 的表达[23-24, 27-28]。
笔者所在团队此前关于 FXR 表达改变对体外培养胆管上皮细胞胆汁酸转运蛋白表达的调节研究[29]中，初步证实了在正常胆管上皮细胞中，“毒性胆汁”可促进 ASBT、IBABP 和 Ost α/β 的表达；而在转染了 FXR shRNA 的胆管细胞中，“毒性胆汁”同样可上调 ASBT 的表达，而 IBABP 及 Ost α/β 的表达并未增加反而下调，导致胆汁酸在细胞内蓄积，引起胆管细胞损伤。另有体外研究[30]观察胆管细胞缺氧对 FXR 和胆汁酸转运蛋白表达和活性的影响，结果表明：低氧条件下 FXR 的 mRNA 和蛋白表达均下调；此外，随着 FXR 在低氧条件下的抑制，ASBT 的表达上调，而 Ost α/β 的表达在低氧条件下显著下调，进一步证实了缺氧条件下 3H-牛磺胆酸（3H-taurocholic acid，3H-TCA）的吸收显著增加，而排泄量减少，从而导致 3H-TCA 在细胞内的蓄积，而 ASBT 抑制剂 SC-435 可阻止缺氧诱导的细胞内胆汁酸蓄积；同时 TUNEL 法和 Caspase 活性检测结果显示，缺氧条件下胆管上皮细胞的凋亡增强；实时荧光定量 PCR 证实，在胆管周围纤维化中已知的促纤维化因子即转化生长因子-β1（TGF-β1）mRNA 在缺氧条件下表达上调，并与胆汁酸在细胞内的积聚有关。该研究结果提示，在低氧条件下，胆汁酸转运障碍和细胞内胆汁酸积聚促进了胆管上皮细胞凋亡和促纤维化因子的表达。
由此可见，胆汁酸发挥其毒性作用的途径之一，即可在缺氧条件下以 FXR 表达为主的转运蛋白表达失调，进一步导致胆汁酸转运失衡，引起细胞内胆汁酸聚集，进而发挥其毒性作用。
3.2.2 胆管上皮细胞碳酸氢盐屏障破坏
胆管上皮细胞分泌的胆汁中碳酸氢盐被认为是抵抗疏水性胆盐的细胞毒性作用的重要保护机制，被称为“碳酸氢盐伞” [31-32]。Beuers 等[32]研究提示，引起胆盐毒性的其中一个因素是 HCO3–分泌缺陷，由 ATP 依赖性囊性纤维化跨膜电导调节剂（cystic fibrosis transmembrane conductance regulator，CFTR）和胆管细胞 Cl–/HCO3– 交换器（cholangiocyte Cl–/HCO3– transporter）分泌的 HCO3– 可维持胆管细胞附近的碱性环境，使胆盐保持极性的去质子化状态，而不能自由穿过脂质膜渗透入胆管细胞。胆管细胞顶端质膜的 HCO3–分泌器的缺陷会削弱碱性屏障，导致胆盐部分质子化，从而甘氨酸结合的胆汁酸变成非极性的质子化状态而能够通过弥散作用穿过胆管细胞膜进入细胞内，进而诱导胆管细胞凋亡、衰老及促纤维化[31, 33-34]。为进一步验证胆汁“碳酸氢盐伞”的作用，Hohenester 等[31]将人永生化胆管细胞和胆管癌细胞暴露于不同 pH 水平的鹅去氧胆酸及其甘氨酸/牛磺酸结合物，结果显示胆盐的毒性取决于 pH 值，而敲除阴离子交换剂 2（anion exchanger 2，AE2）使人胆管细胞对胆盐诱导的细胞凋亡更加敏感；同时，实验证据[35]表明，糖基化黏蛋白和其他含糖膜糖蛋白能够稳定胆汁 HCO3– 保护伞，保护胆管细胞免受胆汁酸的毒性作用。尽管胆管上皮细胞碳酸氢盐屏障破坏可能使胆管细胞更易受胆盐诱导的损伤和细胞死亡的影响，但是仍缺乏介入术后 HCO3– 分泌减少有助于胆管损伤形成的正式证据，即使是这样，我们仍不能忽略其扮演的重要角色。
3.2.3 肝细胞磷脂分泌
疏水性胆汁酸对肝脏和胆管具有毒性作用，而亲水性胆汁酸则起保护性作用[22]。在正常情况下，分泌到胆汁中的胆盐通过与磷脂形成络合物[36]，在很大程度上拮抗了胆汁酸的毒性作用[37]。然而，如果磷脂的分泌受到抑制，胆盐的毒性就不能被中和，这可能会导致胆管上皮细胞膜的结构和功能损伤，并导致细胞坏死和凋亡[21]。事实上，肝细胞磷脂的分泌同样依赖于 ATP，因此，我们仍然有理由相信在肝脏 TACE 术后，会导致胆管细胞功能暂时或者永久丧失。
理论上，胆管上皮保护机制在缺氧条件下都可能受到破坏，但从上述相关数据显示，单纯的肝脏栓塞导致的缺血缺氧并不一定能够导致缺血性胆管损伤典型的临床表现；化疗药物的毒性作用可能通过直接对胆管上皮的损害和通过破坏胆管上皮保护机制进而使得胆汁酸的毒性作用得以发挥，从而参与肝脏介入术后缺血性胆管损伤的发生。但是上述机制部分仍未得到相关实验数据的直接证据，尚需进一步研究来证实。
3.3 TACE 中化疗药物的毒性作用
随着 TACE 技术的进展，临床上 DEB-TACE 以其能够通过向病灶血管内缓慢释放化疗药物的优势，在临床上应用得越来越多，近年来一些临床前瞻性及回顾性研究[3, 9, 38]表明，DEB-TACE 术后引起的缺血性胆管损伤等并发症发生率显著高于 c-TACE，并认为与 PBP 的缺血性损害和化疗药物的毒性作用相关。动物实验研究[39-40]结果显示，DEB-TACE 治疗的肿瘤组织中化疗药物浓度明显高于 c-TACE。Monier 等[3]的研究进一步支持了这一结论，他们发现较高剂量的化疗药物与较高的胆管损伤发生率之间存在明显的相关性。
一项对比 DEB-TACE 与 c-TACE 术后肝胆管损伤的研究[3]中发现，前者缺血性胆管损伤的发生率显著高于后者，同时多因素 logistic 回归分析结果显示化疗药物剂量与胆管损伤及肝内胆汁瘤的发生呈显著正相关关系，并表明化疗药物具有直接的胆道化疗毒性；该研究还发现，与 c-TACE 相比，接受 DEB-TACE 治疗的患者胆管损伤的发生率明显更高，因为其负载化疗药物剂量更高。这一点在 Guiu 等[9]的研究中也得到支持。综上，DEB-TACE 相较于 c-TACE 其术后缺血性胆管损伤发生率更高的原因可能在于前者在肝脏局部负载有更高浓度的化疗药物。另外，Wang 等[12]采用不添加化疗药物及放疗剂的 TAE 后发现其缺血性胆管损伤发生率仅为 0.38%，该研究结果表明，TAE 术后缺血性胆管损伤发生率明显低于既往文献报道的发生率，其可能的解释是，与 TACE 相比，TAE 的栓塞引起的胆管壁缺血和坏死更少，也可能还与其缺少化疗药物的局部毒性作用相关。
事实上，化疗药物可能通过直接损伤胆管周围血管和直接损害胆管细胞进一步引起局部或者广泛胆管损害。然而，不同的化疗栓塞方式所导致的局部化疗药物浓度的不同，这可能使得胆管损伤相关并发症的发生率也有所不同。
4 TGF-β 在缺血性胆管损伤中的作用
TGF-β 正常情况下主要存在于血小板和成纤维细胞中，TGF-β1 是 TGF-β 家族中的关键成员，在组织纤维化发生发展中起重要作用[41]。结缔组织生长因子（connective tissue growth factor，CTGF）是一种富含半胱氨酸的长度为 349 个氨基酸的多肽，是新发现的在纤维化病程中发挥重要作用的生长因子，属于 CCN 蛋白家族[42-43] ［富含半胱氨酸的蛋白质 61 （cysteine-rich protein 61，Cyr61）、CTGF 和 肾母细胞瘤过度表达（nephroblastoma overexpressed，Nov）］。有研究[44]认为，CTGF 可能是 TGF-β1 致纤维化作用的下游效应介质，能够调节细胞外基质蛋白的表达。CTGF 能促进 Ⅰ 型和 Ⅲ 型胶原等细胞外基质的大量合成，在胆管纤维化形成中发挥着重要作用[45]。
有实验研究[46]采用显微血管夹钳夹胆总管建立胆管缺血性损伤修复模型，认为胆管缺血可能与 TGF-β1 和 CTGF 的过度表达有一定的关联，该研究结果发现，实验组夹闭段胆管管腔变小或闭塞，钳夹部位以上胆管明显扩张，大量炎性细胞浸润，胆管黏膜坏死脱落，管壁纤维化增厚。该实验通过建立大鼠肝外胆管缺血性损伤模型，对 TGF-β1 和 CTGF 在胆管缺血性损伤修复过程中表达的相关性研究结果显示两者在促进胆管纤维化形成过程中具有协同效应，TGF-β1 和 CTGF 的致纤维化作用可能是引起胆管狭窄的重要原因，而胆管狭窄产生后由于胆汁引流不畅，胆盐沉积，以及持续存在的慢性炎症可进一步加重胆管损伤。因此，TGF-β 可能也参与了肝脏 TACE 术后缺血性胆管损伤发展过程。但遗憾的是，TGF-β 的表达并未在肝脏介入模型中得到证实。
5 小结与展望
目前肝脏 TACE 广泛应用于肝脏疾病的治疗，但其随之而引起的缺血性胆管损伤也是临床上一个棘手问题。肝脏 TACE 术后引起的缺血性胆管损伤的机制并无综合性报道，确切的发病机制有待进一步研究。目前普遍认为，肝脏 TACE 术后缺血性胆管损伤的原因归咎于栓塞引起的胆管缺血及化疗药物的毒性作用。事实上，肝脏介入术后缺血性胆管损伤的具体机制仍然是推测的，通过上述介绍，我们有充足的理由相信除了缺血及化疗药物毒性对胆管的直接损伤外，进一步通过破坏胆管上皮的保护机制也可能在 TACE 术后缺血性胆管损伤的发生发展中扮演着非常重要的角色；同时，TGF-β 在缺血性胆管损伤中的作用也需要进一步研究。笔者总结了肝脏 TACE 术后缺血性胆管损伤机制目前的研究进展，旨在为以后进一步研究其具体机制理清思路，降低肝脏 TACE 术后缺血性胆管损伤的发生率。
重要声明
利益冲突声明：本文全体作者阅读并理解了《中国普外基础与临床杂志》的政策声明，我们声明彼此间没有利益冲突。
作者贡献声明：舒鹏负责检索文献、起草文章；谢川、代鑫和王强负责论文格式、文章结构、手稿重要论点的核实；程龙和汪涛负责写作指导和文章审校。
缺血性胆管损伤是一种常见的胆道复杂疾病，是特指各种致病因素造成的以胆管血供损害为始动因素的局灶性或弥漫性的胆管损伤，也被称为“缺血性胆道病变” “缺血相关胆管病变” “缺血性胆管炎” [1]。经动脉化疗栓塞（transcatheter arterial chemoembolization，TACE）是治疗肝脏肿瘤的一种成熟的治疗方法[2]，应用广泛，但其继发的缺血性胆管损伤却未相应得到足够的临床重视。TACE 术后引起的缺血性胆管损伤常表现为弥漫性或局灶性胆管狭窄或扩张、胆汁瘤形成、胆道铸型的形成及 TACE 术后肝脓肿[3-6]。由于缺乏有效的治疗手段，缺血性胆管损伤一旦发生其治疗效果及预后往往不佳[7]。目前，就肝脏 TACE 术后缺血性胆管损伤的发生机制未见综合性报道。笔者将从其病理学特点、发生率及相关机制研究进展作一综述。
1 缺血性胆管损伤的病理学特点
缺血性胆管损伤常继发于如肝移植术后、胆道手术后、经肝动脉内灌注化疗等之后，虽然其在肝脏介入术后的病理学特点未见明确报道，但不同原因导致的缺血性胆管损伤有相似的病理学特点。主要表现为上皮萎缩和糜烂，病变常局限于胆管壁周径的一部分，病变组织呈局灶性分布，严重时可累及整个胆管周径，呈环形分布，引起胆管狭窄并伴有近端胆管扩张。小胆管和叶间胆管可出现上皮萎缩，汇管区胆管出现纤维性胆管炎和胆管周围纤维化，胆管消失或仅残存小纤维索，毛细胆管增生[8]。
2 肝脏介入术后缺血性胆管损伤的发生率
目前，由于肝脏 TACE 术后缺血性胆管损伤后的临床特征多样、诊断标准不一及化疗栓塞方式的不同，因而报道的发生率也不一。Guiu 等[9]研究显示，肝胆管损伤的发生与 TACE 治疗有关，与肿瘤类型无关。目前相当一部分研究结果显示肝脏 TACE 术后缺血性胆管损伤的发生率波动于 5%～10% 之间：Nakada 等[5]研究肝切除术后肝癌复发进行 TACE 治疗的结果显示，术后缺血性胆管损伤的发生率为 5.1%；Aal 等[10]关于载药微球 TACE（drug-eluting beads TACE，DEB-TACE）安全性的多中心前瞻性研究结果表明，缺血性胆管损伤的发生率为 6.8%；Lucatelli 等[11]利用球囊闭塞性 TACE（balloon-occluded TACE，B-TACE）联合聚乙二醇表柔比星载药洗脱栓塞剂治疗肝细胞癌的研究表明，缺血性胆管损伤的发生率为 8.3%。有研究报道肝脏 TACE 术后更低的缺血性胆管损伤发生率：Dhamija 等[7]回顾性报道了肝细胞癌 TACE 术后胆管扩张或狭窄发生率为 1.3%；与此同时，另有两项回顾性研究[3, 9]表明，DEB-TACE 导致的胆管损伤率与传统的TACE（conventional TACE，c-TACE）相比更高，可达 33%。另外需引起大家注意的一点，Wang 等[12]采用不添加化疗药物及放疗剂的动脉栓塞术（transarterial embolization，TAE）治疗肝癌，观察其术后胆道并发症发生情况，结果显示只有 0.38% 的缺血性胆管损伤发生率，明显低于上述研究结果。可见，不同栓塞方式以及栓塞时是否添加化疗药物都对术后缺血性胆管损伤的发生率产生不同的影响，导致这样结果的原因仍需要进一步讨论。进一步研究肝脏 TACE 术后缺血性胆管损伤的发生机制，将可能对缺血性胆管损伤不同的发生率问题作进一步阐释。
3 TACE 术后缺血性胆管损伤的相关机制
此前，肝脏 TACE 术后引起的缺血性胆管损伤的机制并无综合性报道，确切的发病机制仍然是推测的。可能是多因素的，涉及到对胆管细胞的直接损伤和（或）损伤胆周血管丛，导致胆管上皮缺血。笔者现将从以下几个方面就其可能的机制进行探讨：① 缺血性直接损伤；② 化疗药物毒性作用；③ 栓塞引起的胆管缺血及化疗药物的毒性作用对胆管上皮保护机制的破坏，进一步导致胆汁酸的毒性作用得以发挥。
3.1 缺血性直接损伤
大胆管血液供应主要由胃十二指肠动脉和肝动脉及其分支提供。这些动脉共同围绕着胆管形成精细血管网络，称为胆周血管从（peribiliary vascular plexus，PVP），提供富含氧气的血液[6]。动物实验[13-14]结果显示，肝内胆管上皮的功能与其由胆周丛（peribiliary plexus，PBP）维持的血供有关。PBP 来自肝动脉，滋养胆管树，并维持从胆汁中重新吸收的物质向实质细胞的逆流[14]。
目前普遍认为，肝脏 TACE 术后引起的胆管损伤主要是由供应胆管的动脉缺血引起，这可导致胆管上皮细胞坏死脱落，继而引起胆管扩张和（或）狭窄，胆汁潴留和（或）溢出，最后可形成肝内胆汁瘤，造成不可逆性的损伤[15]。肝动脉栓塞可致相应动脉供血的胆管缺血、缺氧，缺氧可导致细胞内 ATP 减少，一方面增高了细胞膜通透性，大量 Ca2+内流进入细胞；另一方面致线粒体肿胀，功能障碍，从而导致钙超载等一系列的病理过程，最终导致胆管上皮细胞凋亡或坏死[16]。
另有研究[17]通过结扎大鼠肝脏动脉模拟胆管缺血，其结果显示，胆管功能受损，表现为肝脏组织切片中大胆管凋亡增加和胆管细胞凋亡基因表达增加。进一步利用体外 ATP 耗竭来模拟胆管细胞缺血、缺氧环境，Doctor 等[18]研究了缺氧引起的代谢抑制对胆管细胞活力和结构的影响，表明胆管细胞的 ATP 耗竭可诱导细胞膜结构特异性变化，以及与膜-细胞骨架相互作用的牵连变化。上述研究从动物及细胞实验水平都证实了胆管细胞对缺氧的不耐受，提示肝脏 TACE 术引起的胆管缺血、缺氧在所难免。然而也有研究[19]在联合夹闭肝动脉和结扎 PBP 几乎完全阻断了肝内胆管血液供应的大鼠实验模型中，并没有观察到缺血性胆管病变（ischemia-type biliary lesions，ITBL）典型的胆管坏死、肝内狭窄或胆管扩张，表明即使在完全动脉切断后，仍需要进一步损伤胆管上皮才能导致 ITBL。因此，这可能说明了肝脏 TACE 术后缺血性胆管损伤的发生是多因素造成的。基于胆管上皮所处的微环境，肝脏 TACE 术后胆管上皮保护机制可能受到破坏，导致了胆汁酸毒性作用得以发挥，以及化疗药物的毒性作用可能都在缺血性胆管损伤中扮演了重要角色。
3.2 胆管上皮保护机制破坏
3.2.1 “胆肝循环”失衡
疏水性胆盐具有强大的去污剂作用，可通过破坏细胞脂质膜或进入细胞后诱导凋亡来引起细胞损伤[20]。既往研究[21]也提出了疏水性胆汁酸对肝脏和胆管具有毒性作用，而亲水性胆汁酸则起保护性作用，近期也有研究[22]进一步验证了这一说法。另有研究[23-24]表明，细胞外胆盐在比生理状态高得多的浓度下具有去污作用，而细胞内较低浓度的胆汁酸则广泛参与增殖、凋亡、炎症和促纤维化反应。胆汁成分受 ATP 依赖胆汁转运蛋白的表达和功能的影响，胆盐排泄泵（bile salt export pump，BSEP）和多药耐药蛋白 3（multidrug resistance protein 3，MDR3）的表达分别负责胆汁中胆盐和磷脂分泌，以上转运蛋白的表达及功能可因细胞内 ATP 水平下降而降低[6]，可进一步导致胆盐/磷脂比例失调，使胆盐毒性作用得以发挥。而胆管细胞内缺氧及 ATP 水平降低是 TACE 术后不可避免的病理生理过程。同时，胆管细胞主要通过顶膜钠依赖性胆汁酸转运体（apical sodium dependent bile acid transporter，ASBT）从胆汁中重吸收胆汁酸，由细胞内胆汁酸结合蛋白（ileal bile acid binding protein，IBABP）结合并运至基底侧，同时通过基底侧胆汁酸转运体如有机溶质转运体 α/β（organic solute transporter alpha/beta，Ost α/β）、多药耐药相关蛋白 3（multidrug resistance-associated protein 3，MRP3）等，将胆汁酸从胆管细胞内转运到血管，随血液进入肝脏，重新由肝细胞分泌入毛细胆管，从而完成了胆汁酸的“胆肝循环” [25]。一旦这种循环平衡被打破，都可能导致胆汁酸在细胞内聚集。
法尼醇 X 受体（farnesoid X receptor，FXR）作为一种胆汁酸的核受体，在维持胆汁酸的合成和运输平衡方面起着至关重要的作用[26]。FXR 可通过小分子异源二聚体抑制 ASBT 启动子激活，间接下调 ASBT 的表达；同时，活化的 FXR 与 IBABP 和 Ost α/β 基因转录调控区结合，正向调节 IBABP 和 Ost α/β 的表达[23-24, 27-28]。
笔者所在团队此前关于 FXR 表达改变对体外培养胆管上皮细胞胆汁酸转运蛋白表达的调节研究[29]中，初步证实了在正常胆管上皮细胞中，“毒性胆汁”可促进 ASBT、IBABP 和 Ost α/β 的表达；而在转染了 FXR shRNA 的胆管细胞中，“毒性胆汁”同样可上调 ASBT 的表达，而 IBABP 及 Ost α/β 的表达并未增加反而下调，导致胆汁酸在细胞内蓄积，引起胆管细胞损伤。另有体外研究[30]观察胆管细胞缺氧对 FXR 和胆汁酸转运蛋白表达和活性的影响，结果表明：低氧条件下 FXR 的 mRNA 和蛋白表达均下调；此外，随着 FXR 在低氧条件下的抑制，ASBT 的表达上调，而 Ost α/β 的表达在低氧条件下显著下调，进一步证实了缺氧条件下 3H-牛磺胆酸（3H-taurocholic acid，3H-TCA）的吸收显著增加，而排泄量减少，从而导致 3H-TCA 在细胞内的蓄积，而 ASBT 抑制剂 SC-435 可阻止缺氧诱导的细胞内胆汁酸蓄积；同时 TUNEL 法和 Caspase 活性检测结果显示，缺氧条件下胆管上皮细胞的凋亡增强；实时荧光定量 PCR 证实，在胆管周围纤维化中已知的促纤维化因子即转化生长因子-β1（TGF-β1）mRNA 在缺氧条件下表达上调，并与胆汁酸在细胞内的积聚有关。该研究结果提示，在低氧条件下，胆汁酸转运障碍和细胞内胆汁酸积聚促进了胆管上皮细胞凋亡和促纤维化因子的表达。
由此可见，胆汁酸发挥其毒性作用的途径之一，即可在缺氧条件下以 FXR 表达为主的转运蛋白表达失调，进一步导致胆汁酸转运失衡，引起细胞内胆汁酸聚集，进而发挥其毒性作用。
3.2.2 胆管上皮细胞碳酸氢盐屏障破坏
胆管上皮细胞分泌的胆汁中碳酸氢盐被认为是抵抗疏水性胆盐的细胞毒性作用的重要保护机制，被称为“碳酸氢盐伞” [31-32]。Beuers 等[32]研究提示，引起胆盐毒性的其中一个因素是 HCO3–分泌缺陷，由 ATP 依赖性囊性纤维化跨膜电导调节剂（cystic fibrosis transmembrane conductance regulator，CFTR）和胆管细胞 Cl–/HCO3– 交换器（cholangiocyte Cl–/HCO3– transporter）分泌的 HCO3– 可维持胆管细胞附近的碱性环境，使胆盐保持极性的去质子化状态，而不能自由穿过脂质膜渗透入胆管细胞。胆管细胞顶端质膜的 HCO3–分泌器的缺陷会削弱碱性屏障，导致胆盐部分质子化，从而甘氨酸结合的胆汁酸变成非极性的质子化状态而能够通过弥散作用穿过胆管细胞膜进入细胞内，进而诱导胆管细胞凋亡、衰老及促纤维化[31, 33-34]。为进一步验证胆汁“碳酸氢盐伞”的作用，Hohenester 等[31]将人永生化胆管细胞和胆管癌细胞暴露于不同 pH 水平的鹅去氧胆酸及其甘氨酸/牛磺酸结合物，结果显示胆盐的毒性取决于 pH 值，而敲除阴离子交换剂 2（anion exchanger 2，AE2）使人胆管细胞对胆盐诱导的细胞凋亡更加敏感；同时，实验证据[35]表明，糖基化黏蛋白和其他含糖膜糖蛋白能够稳定胆汁 HCO3– 保护伞，保护胆管细胞免受胆汁酸的毒性作用。尽管胆管上皮细胞碳酸氢盐屏障破坏可能使胆管细胞更易受胆盐诱导的损伤和细胞死亡的影响，但是仍缺乏介入术后 HCO3– 分泌减少有助于胆管损伤形成的正式证据，即使是这样，我们仍不能忽略其扮演的重要角色。
3.2.3 肝细胞磷脂分泌
疏水性胆汁酸对肝脏和胆管具有毒性作用，而亲水性胆汁酸则起保护性作用[22]。在正常情况下，分泌到胆汁中的胆盐通过与磷脂形成络合物[36]，在很大程度上拮抗了胆汁酸的毒性作用[37]。然而，如果磷脂的分泌受到抑制，胆盐的毒性就不能被中和，这可能会导致胆管上皮细胞膜的结构和功能损伤，并导致细胞坏死和凋亡[21]。事实上，肝细胞磷脂的分泌同样依赖于 ATP，因此，我们仍然有理由相信在肝脏 TACE 术后，会导致胆管细胞功能暂时或者永久丧失。
理论上，胆管上皮保护机制在缺氧条件下都可能受到破坏，但从上述相关数据显示，单纯的肝脏栓塞导致的缺血缺氧并不一定能够导致缺血性胆管损伤典型的临床表现；化疗药物的毒性作用可能通过直接对胆管上皮的损害和通过破坏胆管上皮保护机制进而使得胆汁酸的毒性作用得以发挥，从而参与肝脏介入术后缺血性胆管损伤的发生。但是上述机制部分仍未得到相关实验数据的直接证据，尚需进一步研究来证实。
3.3 TACE 中化疗药物的毒性作用
随着 TACE 技术的进展，临床上 DEB-TACE 以其能够通过向病灶血管内缓慢释放化疗药物的优势，在临床上应用得越来越多，近年来一些临床前瞻性及回顾性研究[3, 9, 38]表明，DEB-TACE 术后引起的缺血性胆管损伤等并发症发生率显著高于 c-TACE，并认为与 PBP 的缺血性损害和化疗药物的毒性作用相关。动物实验研究[39-40]结果显示，DEB-TACE 治疗的肿瘤组织中化疗药物浓度明显高于 c-TACE。Monier 等[3]的研究进一步支持了这一结论，他们发现较高剂量的化疗药物与较高的胆管损伤发生率之间存在明显的相关性。
一项对比 DEB-TACE 与 c-TACE 术后肝胆管损伤的研究[3]中发现，前者缺血性胆管损伤的发生率显著高于后者，同时多因素 logistic 回归分析结果显示化疗药物剂量与胆管损伤及肝内胆汁瘤的发生呈显著正相关关系，并表明化疗药物具有直接的胆道化疗毒性；该研究还发现，与 c-TACE 相比，接受 DEB-TACE 治疗的患者胆管损伤的发生率明显更高，因为其负载化疗药物剂量更高。这一点在 Guiu 等[9]的研究中也得到支持。综上，DEB-TACE 相较于 c-TACE 其术后缺血性胆管损伤发生率更高的原因可能在于前者在肝脏局部负载有更高浓度的化疗药物。另外，Wang 等[12]采用不添加化疗药物及放疗剂的 TAE 后发现其缺血性胆管损伤发生率仅为 0.38%，该研究结果表明，TAE 术后缺血性胆管损伤发生率明显低于既往文献报道的发生率，其可能的解释是，与 TACE 相比，TAE 的栓塞引起的胆管壁缺血和坏死更少，也可能还与其缺少化疗药物的局部毒性作用相关。
事实上，化疗药物可能通过直接损伤胆管周围血管和直接损害胆管细胞进一步引起局部或者广泛胆管损害。然而，不同的化疗栓塞方式所导致的局部化疗药物浓度的不同，这可能使得胆管损伤相关并发症的发生率也有所不同。
4 TGF-β 在缺血性胆管损伤中的作用
TGF-β 正常情况下主要存在于血小板和成纤维细胞中，TGF-β1 是 TGF-β 家族中的关键成员，在组织纤维化发生发展中起重要作用[41]。结缔组织生长因子（connective tissue growth factor，CTGF）是一种富含半胱氨酸的长度为 349 个氨基酸的多肽，是新发现的在纤维化病程中发挥重要作用的生长因子，属于 CCN 蛋白家族[42-43] ［富含半胱氨酸的蛋白质 61 （cysteine-rich protein 61，Cyr61）、CTGF 和 肾母细胞瘤过度表达（nephroblastoma overexpressed，Nov）］。有研究[44]认为，CTGF 可能是 TGF-β1 致纤维化作用的下游效应介质，能够调节细胞外基质蛋白的表达。CTGF 能促进 Ⅰ 型和 Ⅲ 型胶原等细胞外基质的大量合成，在胆管纤维化形成中发挥着重要作用[45]。
有实验研究[46]采用显微血管夹钳夹胆总管建立胆管缺血性损伤修复模型，认为胆管缺血可能与 TGF-β1 和 CTGF 的过度表达有一定的关联，该研究结果发现，实验组夹闭段胆管管腔变小或闭塞，钳夹部位以上胆管明显扩张，大量炎性细胞浸润，胆管黏膜坏死脱落，管壁纤维化增厚。该实验通过建立大鼠肝外胆管缺血性损伤模型，对 TGF-β1 和 CTGF 在胆管缺血性损伤修复过程中表达的相关性研究结果显示两者在促进胆管纤维化形成过程中具有协同效应，TGF-β1 和 CTGF 的致纤维化作用可能是引起胆管狭窄的重要原因，而胆管狭窄产生后由于胆汁引流不畅，胆盐沉积，以及持续存在的慢性炎症可进一步加重胆管损伤。因此，TGF-β 可能也参与了肝脏 TACE 术后缺血性胆管损伤发展过程。但遗憾的是，TGF-β 的表达并未在肝脏介入模型中得到证实。
5 小结与展望
目前肝脏 TACE 广泛应用于肝脏疾病的治疗，但其随之而引起的缺血性胆管损伤也是临床上一个棘手问题。肝脏 TACE 术后引起的缺血性胆管损伤的机制并无综合性报道，确切的发病机制有待进一步研究。目前普遍认为，肝脏 TACE 术后缺血性胆管损伤的原因归咎于栓塞引起的胆管缺血及化疗药物的毒性作用。事实上，肝脏介入术后缺血性胆管损伤的具体机制仍然是推测的，通过上述介绍，我们有充足的理由相信除了缺血及化疗药物毒性对胆管的直接损伤外，进一步通过破坏胆管上皮的保护机制也可能在 TACE 术后缺血性胆管损伤的发生发展中扮演着非常重要的角色；同时，TGF-β 在缺血性胆管损伤中的作用也需要进一步研究。笔者总结了肝脏 TACE 术后缺血性胆管损伤机制目前的研究进展，旨在为以后进一步研究其具体机制理清思路，降低肝脏 TACE 术后缺血性胆管损伤的发生率。
重要声明
利益冲突声明：本文全体作者阅读并理解了《中国普外基础与临床杂志》的政策声明，我们声明彼此间没有利益冲突。
作者贡献声明：舒鹏负责检索文献、起草文章；谢川、代鑫和王强负责论文格式、文章结构、手稿重要论点的核实；程龙和汪涛负责写作指导和文章审校。