右美托咪定经调控 SIRT3 介导线粒体质量控制改善肝脏缺血再灌注损伤的前沿研究

为解决肝脏缺血再灌注损伤（IRI）这一临床难题，河北农业大学的研究人员开展了右美托咪定（DEX）对其作用的研究。结果发现 DEX 可通过调节 SIRT3 改善线粒体功能减轻损伤。该研究为防治 IRI 提供新方向，极具科研价值，推荐阅读。

　　

河北农业大学（College of Veterinary Medicine, Hebei Agricultural University）的研究人员在《Scientific Reports》期刊上发表了题为 “Dexmedetomidine ameliorates hepatic ischemia reperfusion injury via modulating SIRT3 mediated mitochondrial quality control” 的论文。这篇论文在肝脏缺血再灌注损伤（hepatic ischemia-reperfusion injury，IRI）研究领域意义重大，为该病症的治疗提供了新的方向和理论依据。

研究背景

肝脏缺血再灌注损伤是肝脏手术中难以避免的不良影响，它是一个复杂的病理生理过程，涉及氧化应激、细胞凋亡和线粒体功能障碍等多个方面。在肝脏手术，如部分肝切除术和肝移植中，IRI 会导致肝脏功能受损，严重时甚至引发肝衰竭，影响远处器官功能，对患者预后产生极大的负面影响。目前，减少 IRI 损伤是临床上面临的重大问题，尽管已经有一些潜在的治疗措施，但探索新的肝脏保护技术仍然至关重要。

线粒体在细胞生物氧化过程中起着核心作用，它负责产生细胞所需的大部分三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP），为肝脏的各种功能提供能量支持。然而，当受到 IRI 影响时，线粒体容易受到氧化应激的损伤。过多的活性氧（reactive oxygen species，ROS）生成会破坏线粒体的结构和功能，导致 ATP 合成失败，细胞色素 c 释放，最终引发细胞死亡。因此，减轻氧化应激、改善线粒体功能对于减少肝脏 IRI 损伤至关重要。

沉默信息调节因子 3（Sirtuin 3，SIRT3）是一种在肝脏细胞线粒体基质中大量表达的蛋白，它在维持线粒体稳态方面发挥着重要作用。通过去乙酰化作用，SIRT3 参与调节细胞内的多种生物学过程，包括代谢动态平衡和能量分解等。已有研究表明，调节 SIRT3 表达对多种组织的 IRI 损伤具有保护作用，因此，它有望成为治疗肝脏 IRI 损伤的潜在靶点。

右美托咪定（Dexmedetomidine，DEX）是一种在重症监护病房和医学麻醉中广泛应用的药物，它具有抗焦虑、镇静的作用，且对呼吸影响较小，副作用适中。近年来，DEX 的潜在器官保护作用成为研究热点。已有研究发现，DEX 能够通过降低氧化应激和细胞凋亡来保护肝细胞免受缺氧复氧损伤，还能减轻肺部和肾脏的 IRI 损伤。然而，DEX 对肝脏的保护机制尚未完全明确，这也促使研究人员开展了此次研究。

研究方法

1. 细胞模型和分组：研究人员选用 BRL-3A 细胞构建缺氧复氧（hypoxia-reoxygenation，HR）模型模拟肝脏 IRI 损伤。实验共设置了 10 个组，包括对照组、HR 组、DEX 组、DEX + HR 组等，通过不同的处理方式来观察 DEX 对细胞的影响。

2. 动物模型和分组：选用 30 只雄性 SD 大鼠构建 70% 肝脏 IRI 模型。根据不同的处理，将大鼠随机分为假手术组（sham group）、IRI 组和 DEX + IR 组，研究 DEX 在体内对肝脏 IRI 损伤的保护作用。

3. 检测指标和方法：运用多种实验技术检测各项指标，如采用 CCK-8 法检测细胞活力；利用 DCFH-DA 法测定细胞内 ROS 水平；通过生化分析试剂盒检测谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-PX）、总抗氧化能力（total antioxidant capacity，T-AOC）等抗氧化指标；运用透射电子显微镜观察肝脏超微结构；使用实时荧光定量聚合酶链式反应（real-time PCR）和蛋白质免疫印迹法（western blot）检测相关基因和蛋白的表达水平。

研究结果

1. DEX 对细胞活力的影响：CCK-8 实验结果显示，不同浓度的 DEX 单独处理细胞时，细胞存活率无明显变化。但 HR 损伤会显著降低细胞活力，而 DEX 预处理能够显著提高 HR 损伤后细胞的活力，表明 DEX 可以改善 HR 损伤后的细胞活力。

2. DEX 对细胞氧化损伤的保护作用：检测细胞内 ROS、一氧化氮（nitric oxide，NO）、过氧化氢（hydrogen peroxide，H?O?）、GSH-PX 和 T-AOC 水平发现，HR 损伤会导致 ROS、NO 和 H?O?水平显著升高，GSH-PX 和 T-AOC 水平降低。而 DEX 处理后，ROS、NO 和 H?O?浓度降低，GSH-PX 和 T-AOC 水平上升，这表明 DEX 能够减轻 HR 损伤诱导的氧化应激。

3. DEX 对线粒体功能和凋亡的影响：HR 损伤会使线粒体膜电位（mitochondrial membrane potential，MMP）降低，ATP 生成减少，同时细胞色素 c、Cleaved caspase-3 和 BAX 蛋白水平升高，Bcl-2 和 Bcl-2/BAX 蛋白水平降低，细胞凋亡增加。DEX 处理后，能够显著恢复 MMP 和 ATP 水平，降低细胞色素 c、Cleaved caspase-3 和 BAX 蛋白表达，升高 Bcl-2 和 Bcl-2/BAX 蛋白水平，减少细胞凋亡，说明 DEX 能够缓解线粒体功能障碍和线粒体依赖性细胞凋亡。

4. DEX 与线粒体质量控制的关系：研究发现，HR 损伤会增加线粒体分裂相关蛋白 DRP1 的表达，降低线粒体融合相关蛋白 MFN2 和 OPA1 的表达，抑制线粒体生物发生相关基因 Nrf1、PGC-1α 和 TFAM 的表达。DEX 则可以通过上调 MFN2、OPA1，下调 DRP1 促进线粒体融合，同时提高 Nrf1、PGC-1α 和 TFAM 水平，促进线粒体生物发生。此外，添加线粒体分裂抑制剂 mdivi-1 和线粒体生物发生抑制剂 SR-18,292 的实验表明，DEX 通过调节线粒体质量控制机制来减轻线粒体损伤。

5. DEX 通过调节 SIRT3 发挥保护作用：研究显示，HR 损伤会降低 SIRT3 的表达水平，而 DEX 处理能够增加 SIRT3 的表达。转染 SIRT3 siRNA 沉默 SIRT3 基因后，DEX 提高细胞活力、恢复氧化酶系统功能、减少氧化应激、调节线粒体质量控制和抑制细胞凋亡的作用均被逆转，这表明 DEX 通过调节 SIRT3 的表达来发挥对 BRL-3A 细胞的保护作用。

6. DEX 对肝脏 IRI 损伤的体内保护作用：在体内实验中，50 μg/kg 的 DEX 被确定为最佳剂量。DEX 处理能够降低血清丙氨酸氨基转移酶（alanine aminotransferase，ALT）活性，减轻肝脏组织病理学损伤，改善肝脏超微结构，降低丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量，提高超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）和过氧化氢酶（catalase，CAT）活性，减轻肝脏氧化负担。同时，DEX 还能抑制线粒体损伤，调节线粒体生物发生和动力学相关蛋白的表达，抑制细胞凋亡，上调 SIRT3 的表达。

研究结论与讨论

综合上述研究结果，DEX 能够通过调节线粒体质量控制机制减轻肝脏 IRI 损伤，这一保护作用与 SIRT3 活性的调节密切相关。在肝脏 IRI 过程中，氧化应激会导致线粒体功能和结构异常，进而损伤肝细胞。DEX 可以通过降低氧化应激水平，减少 ROS 的产生，维持线粒体膜电位，促进 ATP 生成，从而保护线粒体的功能。同时，DEX 还能调节线粒体的融合、分裂和生物发生过程，维持线粒体的稳态。

线粒体质量控制是一个复杂的系统，它整合了线粒体生物发生和动力学等过程，对维持线粒体健康至关重要。DEX 通过抑制线粒体分裂、促进线粒体融合和生物发生，有效地改善了线粒体的功能，减少了细胞凋亡。这一过程中，SIRT3 发挥了关键作用。SIRT3 作为一种重要的线粒体应激反应蛋白，参与调节线粒体的多种活动。DEX 能够上调 SIRT3 的表达，激活 SIRT3 相关的信号通路，从而增强线粒体的功能，减轻肝脏 IRI 损伤。

这项研究为肝脏 IRI 损伤的治疗提供了新的潜在治疗靶点和理论依据。尽管目前仍有许多问题有待解决，如 DEX 作用于 SIRT3 的具体信号通路尚不明确，但该研究成果为进一步探索肝脏 IRI 损伤的发病机制和治疗方法奠定了坚实的基础。未来的研究可以围绕这些未解决的问题展开，深入探究 DEX 与 SIRT3 之间的关系，为临床治疗肝脏 IRI 损伤提供更有效的策略。