引用本文： 舒鵬, 程龍, 謝川, 代鑫, 王強, 汪濤. 肝臟 TACE 術后缺血性膽管損傷發病機制的研究進展. 中國普外基礎與臨床雜志, 2021, 28(10): 1378-1383. doi: 10.7507/1007-9424.202011106 復制
缺血性膽管損傷是一種常見的膽道復雜疾病，是特指各種致病因素造成的以膽管血供損害為始動因素的局灶性或彌漫性的膽管損傷，也被稱為“缺血性膽道病變” “缺血相關膽管病變” “缺血性膽管炎” [1]。經動脈化療栓塞（transcatheter arterial chemoembolization，TACE）是治療肝臟腫瘤的一種成熟的治療方法[2]，應用廣泛，但其繼發的缺血性膽管損傷卻未相應得到足夠的臨床重視。TACE 術后引起的缺血性膽管損傷常表現為彌漫性或局灶性膽管狹窄或擴張、膽汁瘤形成、膽道鑄型的形成及 TACE 術后肝膿腫[3-6]。由于缺乏有效的治療手段，缺血性膽管損傷一旦發生其治療效果及預后往往不佳[7]。目前，就肝臟 TACE 術后缺血性膽管損傷的發生機制未見綜合性報道。筆者將從其病理學特點、發生率及相關機制研究進展作一綜述。
1 缺血性膽管損傷的病理學特點
缺血性膽管損傷常繼發于如肝移植術后、膽道手術后、經肝動脈內灌注化療等之后，雖然其在肝臟介入術后的病理學特點未見明確報道，但不同原因導致的缺血性膽管損傷有相似的病理學特點。主要表現為上皮萎縮和糜爛，病變常局限于膽管壁周徑的一部分，病變組織呈局灶性分布，嚴重時可累及整個膽管周徑，呈環形分布，引起膽管狹窄并伴有近端膽管擴張。小膽管和葉間膽管可出現上皮萎縮，匯管區膽管出現纖維性膽管炎和膽管周圍纖維化，膽管消失或僅殘存小纖維索，毛細膽管增生[8]。
2 肝臟介入術后缺血性膽管損傷的發生率
目前，由于肝臟 TACE 術后缺血性膽管損傷后的臨床特征多樣、診斷標準不一及化療栓塞方式的不同，因而報道的發生率也不一。Guiu 等[9]研究顯示，肝膽管損傷的發生與 TACE 治療有關，與腫瘤類型無關。目前相當一部分研究結果顯示肝臟 TACE 術后缺血性膽管損傷的發生率波動于 5%～10% 之間：Nakada 等[5]研究肝切除術后肝癌復發進行 TACE 治療的結果顯示，術后缺血性膽管損傷的發生率為 5.1%；Aal 等[10]關于載藥微球 TACE（drug-eluting beads TACE，DEB-TACE）安全性的多中心前瞻性研究結果表明，缺血性膽管損傷的發生率為 6.8%；Lucatelli 等[11]利用球囊閉塞性 TACE（balloon-occluded TACE，B-TACE）聯合聚乙二醇表柔比星載藥洗脫栓塞劑治療肝細胞癌的研究表明，缺血性膽管損傷的發生率為 8.3%。有研究報道肝臟 TACE 術后更低的缺血性膽管損傷發生率：Dhamija 等[7]回顧性報道了肝細胞癌 TACE 術后膽管擴張或狹窄發生率為 1.3%；與此同時，另有兩項回顧性研究[3, 9]表明，DEB-TACE 導致的膽管損傷率與傳統的TACE（conventional TACE，c-TACE）相比更高，可達 33%。另外需引起大家注意的一點，Wang 等[12]采用不添加化療藥物及放療劑的動脈栓塞術（transarterial embolization，TAE）治療肝癌，觀察其術后膽道并發癥發生情況，結果顯示只有 0.38% 的缺血性膽管損傷發生率，明顯低于上述研究結果。可見，不同栓塞方式以及栓塞時是否添加化療藥物都對術后缺血性膽管損傷的發生率產生不同的影響，導致這樣結果的原因仍需要進一步討論。進一步研究肝臟 TACE 術后缺血性膽管損傷的發生機制，將可能對缺血性膽管損傷不同的發生率問題作進一步闡釋。
3 TACE 術后缺血性膽管損傷的相關機制
此前，肝臟 TACE 術后引起的缺血性膽管損傷的機制并無綜合性報道，確切的發病機制仍然是推測的。可能是多因素的，涉及到對膽管細胞的直接損傷和（或）損傷膽周血管叢，導致膽管上皮缺血。筆者現將從以下幾個方面就其可能的機制進行探討：① 缺血性直接損傷；② 化療藥物毒性作用；③ 栓塞引起的膽管缺血及化療藥物的毒性作用對膽管上皮保護機制的破壞，進一步導致膽汁酸的毒性作用得以發揮。
3.1 缺血性直接損傷
大膽管血液供應主要由胃十二指腸動脈和肝動脈及其分支提供。這些動脈共同圍繞著膽管形成精細血管網絡，稱為膽周血管從（peribiliary vascular plexus，PVP），提供富含氧氣的血液[6]。動物實驗[13-14]結果顯示，肝內膽管上皮的功能與其由膽周叢（peribiliary plexus，PBP）維持的血供有關。PBP 來自肝動脈，滋養膽管樹，并維持從膽汁中重新吸收的物質向實質細胞的逆流[14]。
目前普遍認為，肝臟 TACE 術后引起的膽管損傷主要是由供應膽管的動脈缺血引起，這可導致膽管上皮細胞壞死脫落，繼而引起膽管擴張和（或）狹窄，膽汁潴留和（或）溢出，最后可形成肝內膽汁瘤，造成不可逆性的損傷[15]。肝動脈栓塞可致相應動脈供血的膽管缺血、缺氧，缺氧可導致細胞內 ATP 減少，一方面增高了細胞膜通透性，大量 Ca2+內流進入細胞；另一方面致線粒體腫脹，功能障礙，從而導致鈣超載等一系列的病理過程，最終導致膽管上皮細胞凋亡或壞死[16]。
另有研究[17]通過結扎大鼠肝臟動脈模擬膽管缺血，其結果顯示，膽管功能受損，表現為肝臟組織切片中大膽管凋亡增加和膽管細胞凋亡基因表達增加。進一步利用體外 ATP 耗竭來模擬膽管細胞缺血、缺氧環境，Doctor 等[18]研究了缺氧引起的代謝抑制對膽管細胞活力和結構的影響，表明膽管細胞的 ATP 耗竭可誘導細胞膜結構特異性變化，以及與膜-細胞骨架相互作用的牽連變化。上述研究從動物及細胞實驗水平都證實了膽管細胞對缺氧的不耐受，提示肝臟 TACE 術引起的膽管缺血、缺氧在所難免。然而也有研究[19]在聯合夾閉肝動脈和結扎 PBP 幾乎完全阻斷了肝內膽管血液供應的大鼠實驗模型中，并沒有觀察到缺血性膽管病變（ischemia-type biliary lesions，ITBL）典型的膽管壞死、肝內狹窄或膽管擴張，表明即使在完全動脈切斷后，仍需要進一步損傷膽管上皮才能導致 ITBL。因此，這可能說明了肝臟 TACE 術后缺血性膽管損傷的發生是多因素造成的。基于膽管上皮所處的微環境，肝臟 TACE 術后膽管上皮保護機制可能受到破壞，導致了膽汁酸毒性作用得以發揮，以及化療藥物的毒性作用可能都在缺血性膽管損傷中扮演了重要角色。
3.2 膽管上皮保護機制破壞
3.2.1 “膽肝循環”失衡
疏水性膽鹽具有強大的去污劑作用，可通過破壞細胞脂質膜或進入細胞后誘導凋亡來引起細胞損傷[20]。既往研究[21]也提出了疏水性膽汁酸對肝臟和膽管具有毒性作用，而親水性膽汁酸則起保護性作用，近期也有研究[22]進一步驗證了這一說法。另有研究[23-24]表明，細胞外膽鹽在比生理狀態高得多的濃度下具有去污作用，而細胞內較低濃度的膽汁酸則廣泛參與增殖、凋亡、炎癥和促纖維化反應。膽汁成分受 ATP 依賴膽汁轉運蛋白的表達和功能的影響，膽鹽排泄泵（bile salt export pump，BSEP）和多藥耐藥蛋白 3（multidrug resistance protein 3，MDR3）的表達分別負責膽汁中膽鹽和磷脂分泌，以上轉運蛋白的表達及功能可因細胞內 ATP 水平下降而降低[6]，可進一步導致膽鹽/磷脂比例失調，使膽鹽毒性作用得以發揮。而膽管細胞內缺氧及 ATP 水平降低是 TACE 術后不可避免的病理生理過程。同時，膽管細胞主要通過頂膜鈉依賴性膽汁酸轉運體（apical sodium dependent bile acid transporter，ASBT）從膽汁中重吸收膽汁酸，由細胞內膽汁酸結合蛋白（ileal bile acid binding protein，IBABP）結合并運至基底側，同時通過基底側膽汁酸轉運體如有機溶質轉運體 α/β（organic solute transporter alpha/beta，Ost α/β）、多藥耐藥相關蛋白 3（multidrug resistance-associated protein 3，MRP3）等，將膽汁酸從膽管細胞內轉運到血管，隨血液進入肝臟，重新由肝細胞分泌入毛細膽管，從而完成了膽汁酸的“膽肝循環” [25]。一旦這種循環平衡被打破，都可能導致膽汁酸在細胞內聚集。
法尼醇 X 受體（farnesoid X receptor，FXR）作為一種膽汁酸的核受體，在維持膽汁酸的合成和運輸平衡方面起著至關重要的作用[26]。FXR 可通過小分子異源二聚體抑制 ASBT 啟動子激活，間接下調 ASBT 的表達；同時，活化的 FXR 與 IBABP 和 Ost α/β 基因轉錄調控區結合，正向調節 IBABP 和 Ost α/β 的表達[23-24, 27-28]。
筆者所在團隊此前關于 FXR 表達改變對體外培養膽管上皮細胞膽汁酸轉運蛋白表達的調節研究[29]中，初步證實了在正常膽管上皮細胞中，“毒性膽汁”可促進 ASBT、IBABP 和 Ost α/β 的表達；而在轉染了 FXR shRNA 的膽管細胞中，“毒性膽汁”同樣可上調 ASBT 的表達，而 IBABP 及 Ost α/β 的表達并未增加反而下調，導致膽汁酸在細胞內蓄積，引起膽管細胞損傷。另有體外研究[30]觀察膽管細胞缺氧對 FXR 和膽汁酸轉運蛋白表達和活性的影響，結果表明：低氧條件下 FXR 的 mRNA 和蛋白表達均下調；此外，隨著 FXR 在低氧條件下的抑制，ASBT 的表達上調，而 Ost α/β 的表達在低氧條件下顯著下調，進一步證實了缺氧條件下 3H-牛磺膽酸（3H-taurocholic acid，3H-TCA）的吸收顯著增加，而排泄量減少，從而導致 3H-TCA 在細胞內的蓄積，而 ASBT 抑制劑 SC-435 可阻止缺氧誘導的細胞內膽汁酸蓄積；同時 TUNEL 法和 Caspase 活性檢測結果顯示，缺氧條件下膽管上皮細胞的凋亡增強；實時熒光定量 PCR 證實，在膽管周圍纖維化中已知的促纖維化因子即轉化生長因子-β1（TGF-β1）mRNA 在缺氧條件下表達上調，并與膽汁酸在細胞內的積聚有關。該研究結果提示，在低氧條件下，膽汁酸轉運障礙和細胞內膽汁酸積聚促進了膽管上皮細胞凋亡和促纖維化因子的表達。
由此可見，膽汁酸發揮其毒性作用的途徑之一，即可在缺氧條件下以 FXR 表達為主的轉運蛋白表達失調，進一步導致膽汁酸轉運失衡，引起細胞內膽汁酸聚集，進而發揮其毒性作用。
3.2.2 膽管上皮細胞碳酸氫鹽屏障破壞
膽管上皮細胞分泌的膽汁中碳酸氫鹽被認為是抵抗疏水性膽鹽的細胞毒性作用的重要保護機制，被稱為“碳酸氫鹽傘” [31-32]。Beuers 等[32]研究提示，引起膽鹽毒性的其中一個因素是 HCO3–分泌缺陷，由 ATP 依賴性囊性纖維化跨膜電導調節劑（cystic fibrosis transmembrane conductance regulator，CFTR）和膽管細胞 Cl–/HCO3– 交換器（cholangiocyte Cl–/HCO3– transporter）分泌的 HCO3– 可維持膽管細胞附近的堿性環境，使膽鹽保持極性的去質子化狀態，而不能自由穿過脂質膜滲透入膽管細胞。膽管細胞頂端質膜的 HCO3–分泌器的缺陷會削弱堿性屏障，導致膽鹽部分質子化，從而甘氨酸結合的膽汁酸變成非極性的質子化狀態而能夠通過彌散作用穿過膽管細胞膜進入細胞內，進而誘導膽管細胞凋亡、衰老及促纖維化[31, 33-34]。為進一步驗證膽汁“碳酸氫鹽傘”的作用，Hohenester 等[31]將人永生化膽管細胞和膽管癌細胞暴露于不同 pH 水平的鵝去氧膽酸及其甘氨酸/牛磺酸結合物，結果顯示膽鹽的毒性取決于 pH 值，而敲除陰離子交換劑 2（anion exchanger 2，AE2）使人膽管細胞對膽鹽誘導的細胞凋亡更加敏感；同時，實驗證據[35]表明，糖基化黏蛋白和其他含糖膜糖蛋白能夠穩定膽汁 HCO3– 保護傘，保護膽管細胞免受膽汁酸的毒性作用。盡管膽管上皮細胞碳酸氫鹽屏障破壞可能使膽管細胞更易受膽鹽誘導的損傷和細胞死亡的影響，但是仍缺乏介入術后 HCO3– 分泌減少有助于膽管損傷形成的正式證據，即使是這樣，我們仍不能忽略其扮演的重要角色。
3.2.3 肝細胞磷脂分泌
疏水性膽汁酸對肝臟和膽管具有毒性作用，而親水性膽汁酸則起保護性作用[22]。在正常情況下，分泌到膽汁中的膽鹽通過與磷脂形成絡合物[36]，在很大程度上拮抗了膽汁酸的毒性作用[37]。然而，如果磷脂的分泌受到抑制，膽鹽的毒性就不能被中和，這可能會導致膽管上皮細胞膜的結構和功能損傷，并導致細胞壞死和凋亡[21]。事實上，肝細胞磷脂的分泌同樣依賴于 ATP，因此，我們仍然有理由相信在肝臟 TACE 術后，會導致膽管細胞功能暫時或者永久喪失。
理論上，膽管上皮保護機制在缺氧條件下都可能受到破壞，但從上述相關數據顯示，單純的肝臟栓塞導致的缺血缺氧并不一定能夠導致缺血性膽管損傷典型的臨床表現；化療藥物的毒性作用可能通過直接對膽管上皮的損害和通過破壞膽管上皮保護機制進而使得膽汁酸的毒性作用得以發揮，從而參與肝臟介入術后缺血性膽管損傷的發生。但是上述機制部分仍未得到相關實驗數據的直接證據，尚需進一步研究來證實。
3.3 TACE 中化療藥物的毒性作用
隨著 TACE 技術的進展，臨床上 DEB-TACE 以其能夠通過向病灶血管內緩慢釋放化療藥物的優勢，在臨床上應用得越來越多，近年來一些臨床前瞻性及回顧性研究[3, 9, 38]表明，DEB-TACE 術后引起的缺血性膽管損傷等并發癥發生率顯著高于 c-TACE，并認為與 PBP 的缺血性損害和化療藥物的毒性作用相關。動物實驗研究[39-40]結果顯示，DEB-TACE 治療的腫瘤組織中化療藥物濃度明顯高于 c-TACE。Monier 等[3]的研究進一步支持了這一結論，他們發現較高劑量的化療藥物與較高的膽管損傷發生率之間存在明顯的相關性。
一項對比 DEB-TACE 與 c-TACE 術后肝膽管損傷的研究[3]中發現，前者缺血性膽管損傷的發生率顯著高于后者，同時多因素 logistic 回歸分析結果顯示化療藥物劑量與膽管損傷及肝內膽汁瘤的發生呈顯著正相關關系，并表明化療藥物具有直接的膽道化療毒性；該研究還發現，與 c-TACE 相比，接受 DEB-TACE 治療的患者膽管損傷的發生率明顯更高，因為其負載化療藥物劑量更高。這一點在 Guiu 等[9]的研究中也得到支持。綜上，DEB-TACE 相較于 c-TACE 其術后缺血性膽管損傷發生率更高的原因可能在于前者在肝臟局部負載有更高濃度的化療藥物。另外，Wang 等[12]采用不添加化療藥物及放療劑的 TAE 后發現其缺血性膽管損傷發生率僅為 0.38%，該研究結果表明，TAE 術后缺血性膽管損傷發生率明顯低于既往文獻報道的發生率，其可能的解釋是，與 TACE 相比，TAE 的栓塞引起的膽管壁缺血和壞死更少，也可能還與其缺少化療藥物的局部毒性作用相關。
事實上，化療藥物可能通過直接損傷膽管周圍血管和直接損害膽管細胞進一步引起局部或者廣泛膽管損害。然而，不同的化療栓塞方式所導致的局部化療藥物濃度的不同，這可能使得膽管損傷相關并發癥的發生率也有所不同。
4 TGF-β 在缺血性膽管損傷中的作用
TGF-β 正常情況下主要存在于血小板和成纖維細胞中，TGF-β1 是 TGF-β 家族中的關鍵成員，在組織纖維化發生發展中起重要作用[41]。結締組織生長因子（connective tissue growth factor，CTGF）是一種富含半胱氨酸的長度為 349 個氨基酸的多肽，是新發現的在纖維化病程中發揮重要作用的生長因子，屬于 CCN 蛋白家族[42-43] ［富含半胱氨酸的蛋白質 61 （cysteine-rich protein 61，Cyr61）、CTGF 和 腎母細胞瘤過度表達（nephroblastoma overexpressed，Nov）］。有研究[44]認為，CTGF 可能是 TGF-β1 致纖維化作用的下游效應介質，能夠調節細胞外基質蛋白的表達。CTGF 能促進 Ⅰ 型和 Ⅲ 型膠原等細胞外基質的大量合成，在膽管纖維化形成中發揮著重要作用[45]。
有實驗研究[46]采用顯微血管夾鉗夾膽總管建立膽管缺血性損傷修復模型，認為膽管缺血可能與 TGF-β1 和 CTGF 的過度表達有一定的關聯，該研究結果發現，實驗組夾閉段膽管管腔變小或閉塞，鉗夾部位以上膽管明顯擴張，大量炎性細胞浸潤，膽管黏膜壞死脫落，管壁纖維化增厚。該實驗通過建立大鼠肝外膽管缺血性損傷模型，對 TGF-β1 和 CTGF 在膽管缺血性損傷修復過程中表達的相關性研究結果顯示兩者在促進膽管纖維化形成過程中具有協同效應，TGF-β1 和 CTGF 的致纖維化作用可能是引起膽管狹窄的重要原因，而膽管狹窄產生后由于膽汁引流不暢，膽鹽沉積，以及持續存在的慢性炎癥可進一步加重膽管損傷。因此，TGF-β 可能也參與了肝臟 TACE 術后缺血性膽管損傷發展過程。但遺憾的是，TGF-β 的表達并未在肝臟介入模型中得到證實。
5 小結與展望
目前肝臟 TACE 廣泛應用于肝臟疾病的治療，但其隨之而引起的缺血性膽管損傷也是臨床上一個棘手問題。肝臟 TACE 術后引起的缺血性膽管損傷的機制并無綜合性報道，確切的發病機制有待進一步研究。目前普遍認為，肝臟 TACE 術后缺血性膽管損傷的原因歸咎于栓塞引起的膽管缺血及化療藥物的毒性作用。事實上，肝臟介入術后缺血性膽管損傷的具體機制仍然是推測的，通過上述介紹，我們有充足的理由相信除了缺血及化療藥物毒性對膽管的直接損傷外，進一步通過破壞膽管上皮的保護機制也可能在 TACE 術后缺血性膽管損傷的發生發展中扮演著非常重要的角色；同時，TGF-β 在缺血性膽管損傷中的作用也需要進一步研究。筆者總結了肝臟 TACE 術后缺血性膽管損傷機制目前的研究進展，旨在為以后進一步研究其具體機制理清思路，降低肝臟 TACE 術后缺血性膽管損傷的發生率。
重要聲明
利益沖突聲明：本文全體作者閱讀并理解了《中國普外基礎與臨床雜志》的政策聲明，我們聲明彼此間沒有利益沖突。
作者貢獻聲明：舒鵬負責檢索文獻、起草文章；謝川、代鑫和王強負責論文格式、文章結構、手稿重要論點的核實；程龍和汪濤負責寫作指導和文章審校。
缺血性膽管損傷是一種常見的膽道復雜疾病，是特指各種致病因素造成的以膽管血供損害為始動因素的局灶性或彌漫性的膽管損傷，也被稱為“缺血性膽道病變” “缺血相關膽管病變” “缺血性膽管炎” [1]。經動脈化療栓塞（transcatheter arterial chemoembolization，TACE）是治療肝臟腫瘤的一種成熟的治療方法[2]，應用廣泛，但其繼發的缺血性膽管損傷卻未相應得到足夠的臨床重視。TACE 術后引起的缺血性膽管損傷常表現為彌漫性或局灶性膽管狹窄或擴張、膽汁瘤形成、膽道鑄型的形成及 TACE 術后肝膿腫[3-6]。由于缺乏有效的治療手段，缺血性膽管損傷一旦發生其治療效果及預后往往不佳[7]。目前，就肝臟 TACE 術后缺血性膽管損傷的發生機制未見綜合性報道。筆者將從其病理學特點、發生率及相關機制研究進展作一綜述。
1 缺血性膽管損傷的病理學特點
缺血性膽管損傷常繼發于如肝移植術后、膽道手術后、經肝動脈內灌注化療等之后，雖然其在肝臟介入術后的病理學特點未見明確報道，但不同原因導致的缺血性膽管損傷有相似的病理學特點。主要表現為上皮萎縮和糜爛，病變常局限于膽管壁周徑的一部分，病變組織呈局灶性分布，嚴重時可累及整個膽管周徑，呈環形分布，引起膽管狹窄并伴有近端膽管擴張。小膽管和葉間膽管可出現上皮萎縮，匯管區膽管出現纖維性膽管炎和膽管周圍纖維化，膽管消失或僅殘存小纖維索，毛細膽管增生[8]。
2 肝臟介入術后缺血性膽管損傷的發生率
目前，由于肝臟 TACE 術后缺血性膽管損傷后的臨床特征多樣、診斷標準不一及化療栓塞方式的不同，因而報道的發生率也不一。Guiu 等[9]研究顯示，肝膽管損傷的發生與 TACE 治療有關，與腫瘤類型無關。目前相當一部分研究結果顯示肝臟 TACE 術后缺血性膽管損傷的發生率波動于 5%～10% 之間：Nakada 等[5]研究肝切除術后肝癌復發進行 TACE 治療的結果顯示，術后缺血性膽管損傷的發生率為 5.1%；Aal 等[10]關于載藥微球 TACE（drug-eluting beads TACE，DEB-TACE）安全性的多中心前瞻性研究結果表明，缺血性膽管損傷的發生率為 6.8%；Lucatelli 等[11]利用球囊閉塞性 TACE（balloon-occluded TACE，B-TACE）聯合聚乙二醇表柔比星載藥洗脫栓塞劑治療肝細胞癌的研究表明，缺血性膽管損傷的發生率為 8.3%。有研究報道肝臟 TACE 術后更低的缺血性膽管損傷發生率：Dhamija 等[7]回顧性報道了肝細胞癌 TACE 術后膽管擴張或狹窄發生率為 1.3%；與此同時，另有兩項回顧性研究[3, 9]表明，DEB-TACE 導致的膽管損傷率與傳統的TACE（conventional TACE，c-TACE）相比更高，可達 33%。另外需引起大家注意的一點，Wang 等[12]采用不添加化療藥物及放療劑的動脈栓塞術（transarterial embolization，TAE）治療肝癌，觀察其術后膽道并發癥發生情況，結果顯示只有 0.38% 的缺血性膽管損傷發生率，明顯低于上述研究結果。可見，不同栓塞方式以及栓塞時是否添加化療藥物都對術后缺血性膽管損傷的發生率產生不同的影響，導致這樣結果的原因仍需要進一步討論。進一步研究肝臟 TACE 術后缺血性膽管損傷的發生機制，將可能對缺血性膽管損傷不同的發生率問題作進一步闡釋。
3 TACE 術后缺血性膽管損傷的相關機制
此前，肝臟 TACE 術后引起的缺血性膽管損傷的機制并無綜合性報道，確切的發病機制仍然是推測的。可能是多因素的，涉及到對膽管細胞的直接損傷和（或）損傷膽周血管叢，導致膽管上皮缺血。筆者現將從以下幾個方面就其可能的機制進行探討：① 缺血性直接損傷；② 化療藥物毒性作用；③ 栓塞引起的膽管缺血及化療藥物的毒性作用對膽管上皮保護機制的破壞，進一步導致膽汁酸的毒性作用得以發揮。
3.1 缺血性直接損傷
大膽管血液供應主要由胃十二指腸動脈和肝動脈及其分支提供。這些動脈共同圍繞著膽管形成精細血管網絡，稱為膽周血管從（peribiliary vascular plexus，PVP），提供富含氧氣的血液[6]。動物實驗[13-14]結果顯示，肝內膽管上皮的功能與其由膽周叢（peribiliary plexus，PBP）維持的血供有關。PBP 來自肝動脈，滋養膽管樹，并維持從膽汁中重新吸收的物質向實質細胞的逆流[14]。
目前普遍認為，肝臟 TACE 術后引起的膽管損傷主要是由供應膽管的動脈缺血引起，這可導致膽管上皮細胞壞死脫落，繼而引起膽管擴張和（或）狹窄，膽汁潴留和（或）溢出，最后可形成肝內膽汁瘤，造成不可逆性的損傷[15]。肝動脈栓塞可致相應動脈供血的膽管缺血、缺氧，缺氧可導致細胞內 ATP 減少，一方面增高了細胞膜通透性，大量 Ca2+內流進入細胞；另一方面致線粒體腫脹，功能障礙，從而導致鈣超載等一系列的病理過程，最終導致膽管上皮細胞凋亡或壞死[16]。
另有研究[17]通過結扎大鼠肝臟動脈模擬膽管缺血，其結果顯示，膽管功能受損，表現為肝臟組織切片中大膽管凋亡增加和膽管細胞凋亡基因表達增加。進一步利用體外 ATP 耗竭來模擬膽管細胞缺血、缺氧環境，Doctor 等[18]研究了缺氧引起的代謝抑制對膽管細胞活力和結構的影響，表明膽管細胞的 ATP 耗竭可誘導細胞膜結構特異性變化，以及與膜-細胞骨架相互作用的牽連變化。上述研究從動物及細胞實驗水平都證實了膽管細胞對缺氧的不耐受，提示肝臟 TACE 術引起的膽管缺血、缺氧在所難免。然而也有研究[19]在聯合夾閉肝動脈和結扎 PBP 幾乎完全阻斷了肝內膽管血液供應的大鼠實驗模型中，并沒有觀察到缺血性膽管病變（ischemia-type biliary lesions，ITBL）典型的膽管壞死、肝內狹窄或膽管擴張，表明即使在完全動脈切斷后，仍需要進一步損傷膽管上皮才能導致 ITBL。因此，這可能說明了肝臟 TACE 術后缺血性膽管損傷的發生是多因素造成的。基于膽管上皮所處的微環境，肝臟 TACE 術后膽管上皮保護機制可能受到破壞，導致了膽汁酸毒性作用得以發揮，以及化療藥物的毒性作用可能都在缺血性膽管損傷中扮演了重要角色。
3.2 膽管上皮保護機制破壞
3.2.1 “膽肝循環”失衡
疏水性膽鹽具有強大的去污劑作用，可通過破壞細胞脂質膜或進入細胞后誘導凋亡來引起細胞損傷[20]。既往研究[21]也提出了疏水性膽汁酸對肝臟和膽管具有毒性作用，而親水性膽汁酸則起保護性作用，近期也有研究[22]進一步驗證了這一說法。另有研究[23-24]表明，細胞外膽鹽在比生理狀態高得多的濃度下具有去污作用，而細胞內較低濃度的膽汁酸則廣泛參與增殖、凋亡、炎癥和促纖維化反應。膽汁成分受 ATP 依賴膽汁轉運蛋白的表達和功能的影響，膽鹽排泄泵（bile salt export pump，BSEP）和多藥耐藥蛋白 3（multidrug resistance protein 3，MDR3）的表達分別負責膽汁中膽鹽和磷脂分泌，以上轉運蛋白的表達及功能可因細胞內 ATP 水平下降而降低[6]，可進一步導致膽鹽/磷脂比例失調，使膽鹽毒性作用得以發揮。而膽管細胞內缺氧及 ATP 水平降低是 TACE 術后不可避免的病理生理過程。同時，膽管細胞主要通過頂膜鈉依賴性膽汁酸轉運體（apical sodium dependent bile acid transporter，ASBT）從膽汁中重吸收膽汁酸，由細胞內膽汁酸結合蛋白（ileal bile acid binding protein，IBABP）結合并運至基底側，同時通過基底側膽汁酸轉運體如有機溶質轉運體 α/β（organic solute transporter alpha/beta，Ost α/β）、多藥耐藥相關蛋白 3（multidrug resistance-associated protein 3，MRP3）等，將膽汁酸從膽管細胞內轉運到血管，隨血液進入肝臟，重新由肝細胞分泌入毛細膽管，從而完成了膽汁酸的“膽肝循環” [25]。一旦這種循環平衡被打破，都可能導致膽汁酸在細胞內聚集。
法尼醇 X 受體（farnesoid X receptor，FXR）作為一種膽汁酸的核受體，在維持膽汁酸的合成和運輸平衡方面起著至關重要的作用[26]。FXR 可通過小分子異源二聚體抑制 ASBT 啟動子激活，間接下調 ASBT 的表達；同時，活化的 FXR 與 IBABP 和 Ost α/β 基因轉錄調控區結合，正向調節 IBABP 和 Ost α/β 的表達[23-24, 27-28]。
筆者所在團隊此前關于 FXR 表達改變對體外培養膽管上皮細胞膽汁酸轉運蛋白表達的調節研究[29]中，初步證實了在正常膽管上皮細胞中，“毒性膽汁”可促進 ASBT、IBABP 和 Ost α/β 的表達；而在轉染了 FXR shRNA 的膽管細胞中，“毒性膽汁”同樣可上調 ASBT 的表達，而 IBABP 及 Ost α/β 的表達并未增加反而下調，導致膽汁酸在細胞內蓄積，引起膽管細胞損傷。另有體外研究[30]觀察膽管細胞缺氧對 FXR 和膽汁酸轉運蛋白表達和活性的影響，結果表明：低氧條件下 FXR 的 mRNA 和蛋白表達均下調；此外，隨著 FXR 在低氧條件下的抑制，ASBT 的表達上調，而 Ost α/β 的表達在低氧條件下顯著下調，進一步證實了缺氧條件下 3H-牛磺膽酸（3H-taurocholic acid，3H-TCA）的吸收顯著增加，而排泄量減少，從而導致 3H-TCA 在細胞內的蓄積，而 ASBT 抑制劑 SC-435 可阻止缺氧誘導的細胞內膽汁酸蓄積；同時 TUNEL 法和 Caspase 活性檢測結果顯示，缺氧條件下膽管上皮細胞的凋亡增強；實時熒光定量 PCR 證實，在膽管周圍纖維化中已知的促纖維化因子即轉化生長因子-β1（TGF-β1）mRNA 在缺氧條件下表達上調，并與膽汁酸在細胞內的積聚有關。該研究結果提示，在低氧條件下，膽汁酸轉運障礙和細胞內膽汁酸積聚促進了膽管上皮細胞凋亡和促纖維化因子的表達。
由此可見，膽汁酸發揮其毒性作用的途徑之一，即可在缺氧條件下以 FXR 表達為主的轉運蛋白表達失調，進一步導致膽汁酸轉運失衡，引起細胞內膽汁酸聚集，進而發揮其毒性作用。
3.2.2 膽管上皮細胞碳酸氫鹽屏障破壞
膽管上皮細胞分泌的膽汁中碳酸氫鹽被認為是抵抗疏水性膽鹽的細胞毒性作用的重要保護機制，被稱為“碳酸氫鹽傘” [31-32]。Beuers 等[32]研究提示，引起膽鹽毒性的其中一個因素是 HCO3–分泌缺陷，由 ATP 依賴性囊性纖維化跨膜電導調節劑（cystic fibrosis transmembrane conductance regulator，CFTR）和膽管細胞 Cl–/HCO3– 交換器（cholangiocyte Cl–/HCO3– transporter）分泌的 HCO3– 可維持膽管細胞附近的堿性環境，使膽鹽保持極性的去質子化狀態，而不能自由穿過脂質膜滲透入膽管細胞。膽管細胞頂端質膜的 HCO3–分泌器的缺陷會削弱堿性屏障，導致膽鹽部分質子化，從而甘氨酸結合的膽汁酸變成非極性的質子化狀態而能夠通過彌散作用穿過膽管細胞膜進入細胞內，進而誘導膽管細胞凋亡、衰老及促纖維化[31, 33-34]。為進一步驗證膽汁“碳酸氫鹽傘”的作用，Hohenester 等[31]將人永生化膽管細胞和膽管癌細胞暴露于不同 pH 水平的鵝去氧膽酸及其甘氨酸/牛磺酸結合物，結果顯示膽鹽的毒性取決于 pH 值，而敲除陰離子交換劑 2（anion exchanger 2，AE2）使人膽管細胞對膽鹽誘導的細胞凋亡更加敏感；同時，實驗證據[35]表明，糖基化黏蛋白和其他含糖膜糖蛋白能夠穩定膽汁 HCO3– 保護傘，保護膽管細胞免受膽汁酸的毒性作用。盡管膽管上皮細胞碳酸氫鹽屏障破壞可能使膽管細胞更易受膽鹽誘導的損傷和細胞死亡的影響，但是仍缺乏介入術后 HCO3– 分泌減少有助于膽管損傷形成的正式證據，即使是這樣，我們仍不能忽略其扮演的重要角色。
3.2.3 肝細胞磷脂分泌
疏水性膽汁酸對肝臟和膽管具有毒性作用，而親水性膽汁酸則起保護性作用[22]。在正常情況下，分泌到膽汁中的膽鹽通過與磷脂形成絡合物[36]，在很大程度上拮抗了膽汁酸的毒性作用[37]。然而，如果磷脂的分泌受到抑制，膽鹽的毒性就不能被中和，這可能會導致膽管上皮細胞膜的結構和功能損傷，并導致細胞壞死和凋亡[21]。事實上，肝細胞磷脂的分泌同樣依賴于 ATP，因此，我們仍然有理由相信在肝臟 TACE 術后，會導致膽管細胞功能暫時或者永久喪失。
理論上，膽管上皮保護機制在缺氧條件下都可能受到破壞，但從上述相關數據顯示，單純的肝臟栓塞導致的缺血缺氧并不一定能夠導致缺血性膽管損傷典型的臨床表現；化療藥物的毒性作用可能通過直接對膽管上皮的損害和通過破壞膽管上皮保護機制進而使得膽汁酸的毒性作用得以發揮，從而參與肝臟介入術后缺血性膽管損傷的發生。但是上述機制部分仍未得到相關實驗數據的直接證據，尚需進一步研究來證實。
3.3 TACE 中化療藥物的毒性作用
隨著 TACE 技術的進展，臨床上 DEB-TACE 以其能夠通過向病灶血管內緩慢釋放化療藥物的優勢，在臨床上應用得越來越多，近年來一些臨床前瞻性及回顧性研究[3, 9, 38]表明，DEB-TACE 術后引起的缺血性膽管損傷等并發癥發生率顯著高于 c-TACE，并認為與 PBP 的缺血性損害和化療藥物的毒性作用相關。動物實驗研究[39-40]結果顯示，DEB-TACE 治療的腫瘤組織中化療藥物濃度明顯高于 c-TACE。Monier 等[3]的研究進一步支持了這一結論，他們發現較高劑量的化療藥物與較高的膽管損傷發生率之間存在明顯的相關性。
一項對比 DEB-TACE 與 c-TACE 術后肝膽管損傷的研究[3]中發現，前者缺血性膽管損傷的發生率顯著高于后者，同時多因素 logistic 回歸分析結果顯示化療藥物劑量與膽管損傷及肝內膽汁瘤的發生呈顯著正相關關系，并表明化療藥物具有直接的膽道化療毒性；該研究還發現，與 c-TACE 相比，接受 DEB-TACE 治療的患者膽管損傷的發生率明顯更高，因為其負載化療藥物劑量更高。這一點在 Guiu 等[9]的研究中也得到支持。綜上，DEB-TACE 相較于 c-TACE 其術后缺血性膽管損傷發生率更高的原因可能在于前者在肝臟局部負載有更高濃度的化療藥物。另外，Wang 等[12]采用不添加化療藥物及放療劑的 TAE 后發現其缺血性膽管損傷發生率僅為 0.38%，該研究結果表明，TAE 術后缺血性膽管損傷發生率明顯低于既往文獻報道的發生率，其可能的解釋是，與 TACE 相比，TAE 的栓塞引起的膽管壁缺血和壞死更少，也可能還與其缺少化療藥物的局部毒性作用相關。
事實上，化療藥物可能通過直接損傷膽管周圍血管和直接損害膽管細胞進一步引起局部或者廣泛膽管損害。然而，不同的化療栓塞方式所導致的局部化療藥物濃度的不同，這可能使得膽管損傷相關并發癥的發生率也有所不同。
4 TGF-β 在缺血性膽管損傷中的作用
TGF-β 正常情況下主要存在于血小板和成纖維細胞中，TGF-β1 是 TGF-β 家族中的關鍵成員，在組織纖維化發生發展中起重要作用[41]。結締組織生長因子（connective tissue growth factor，CTGF）是一種富含半胱氨酸的長度為 349 個氨基酸的多肽，是新發現的在纖維化病程中發揮重要作用的生長因子，屬于 CCN 蛋白家族[42-43] ［富含半胱氨酸的蛋白質 61 （cysteine-rich protein 61，Cyr61）、CTGF 和 腎母細胞瘤過度表達（nephroblastoma overexpressed，Nov）］。有研究[44]認為，CTGF 可能是 TGF-β1 致纖維化作用的下游效應介質，能夠調節細胞外基質蛋白的表達。CTGF 能促進 Ⅰ 型和 Ⅲ 型膠原等細胞外基質的大量合成，在膽管纖維化形成中發揮著重要作用[45]。
有實驗研究[46]采用顯微血管夾鉗夾膽總管建立膽管缺血性損傷修復模型，認為膽管缺血可能與 TGF-β1 和 CTGF 的過度表達有一定的關聯，該研究結果發現，實驗組夾閉段膽管管腔變小或閉塞，鉗夾部位以上膽管明顯擴張，大量炎性細胞浸潤，膽管黏膜壞死脫落，管壁纖維化增厚。該實驗通過建立大鼠肝外膽管缺血性損傷模型，對 TGF-β1 和 CTGF 在膽管缺血性損傷修復過程中表達的相關性研究結果顯示兩者在促進膽管纖維化形成過程中具有協同效應，TGF-β1 和 CTGF 的致纖維化作用可能是引起膽管狹窄的重要原因，而膽管狹窄產生后由于膽汁引流不暢，膽鹽沉積，以及持續存在的慢性炎癥可進一步加重膽管損傷。因此，TGF-β 可能也參與了肝臟 TACE 術后缺血性膽管損傷發展過程。但遺憾的是，TGF-β 的表達并未在肝臟介入模型中得到證實。
5 小結與展望
目前肝臟 TACE 廣泛應用于肝臟疾病的治療，但其隨之而引起的缺血性膽管損傷也是臨床上一個棘手問題。肝臟 TACE 術后引起的缺血性膽管損傷的機制并無綜合性報道，確切的發病機制有待進一步研究。目前普遍認為，肝臟 TACE 術后缺血性膽管損傷的原因歸咎于栓塞引起的膽管缺血及化療藥物的毒性作用。事實上，肝臟介入術后缺血性膽管損傷的具體機制仍然是推測的，通過上述介紹，我們有充足的理由相信除了缺血及化療藥物毒性對膽管的直接損傷外，進一步通過破壞膽管上皮的保護機制也可能在 TACE 術后缺血性膽管損傷的發生發展中扮演著非常重要的角色；同時，TGF-β 在缺血性膽管損傷中的作用也需要進一步研究。筆者總結了肝臟 TACE 術后缺血性膽管損傷機制目前的研究進展，旨在為以后進一步研究其具體機制理清思路，降低肝臟 TACE 術后缺血性膽管損傷的發生率。
重要聲明
利益沖突聲明：本文全體作者閱讀并理解了《中國普外基礎與臨床雜志》的政策聲明，我們聲明彼此間沒有利益沖突。
作者貢獻聲明：舒鵬負責檢索文獻、起草文章；謝川、代鑫和王強負責論文格式、文章結構、手稿重要論點的核實；程龍和汪濤負責寫作指導和文章審校。