血红素氧合酶1基因转染对器官移植的作用研究

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1、血红素氧合酶-1基因转染对器官移植的作用研究作者：刘立青　张黎　陈洪元　苗瑞政【摘要】血红素氧合酶(hemeoxygenase，HO)是体内唯一催化血红素分解代谢的限速酶，可以氧化降解血红素，将其分解为CO、Fe2+和胆绿素。HO有3种同工酶，其中HO-1是血红素降解的起始酶和限速酶，是唯一可以被诱导的HO。HO-1作为移植器官存活的关键“保护基因”，通过基因转染使其稳定过表达，能显著减轻移植器官的缺血再灌注损伤,提高移植物存活率。【关键词】血红素氧合酶-1·基因转染·器官移植血红素是具有潜在危害性的物质，缺血再灌注损伤(isc

2、hemia/reperfusioninjury，IRI)时细胞内外的血红素来源增加，通过脂质过氧化及氧自由基损害细胞的结构。血红素氧合酶-1(heme16oxygenase-1，HO-1)除降解血红素发挥抗氧化作用外，血红素的3种降解产物均具有重要的生理功能[1];胆红素、胆绿素是体内强抗氧化剂;CO是机体内源性CO的主要来源，具有扩血管和抗血小板聚集的特性，还是多种生理过程的胞内信使，在维持内环境稳定和信息传递中发挥重要作用;Fe2+是体内多种细胞内酶和氧化蛋白的重要辅基，可减少活性氧的产生。通过基因转染使HO-1过表达,研究

3、其在各器官移植中的作用,是目前研究的一个热点。　　1　HO-1基因转染与肝脏移植　　Jaeschke等[2]发现,在缺血再灌注后,老鼠肝脏的损伤分为两个明显的阶段:第一阶段(灌注后<2h)以Kupffer细胞诱导的氧化应激为特征。Kupffer细胞产生并释放、活化氧自由基，导致急性肝细胞损伤;第二阶段以中性粒细胞介导的炎症损伤为特征，在第一阶段活化的Kupffer细胞及损伤的肝细胞释放多种促炎因子，聚集的中性粒细胞释放大量氧自由基及蛋白酶，致使细胞溶解、凋亡。而HO-1降解系统本身即可消耗3分子O2和7个电子，发挥强大的抗

4、氧化作用。除降解血红素外，HO-1主要通过其酶解产物发挥作用，显著延长同种移植肝的存活时间。Vachharajani等[3]研究表明胆绿素通过抑制补体、调节P-选择素与E-选择素来抑制中性粒细胞浸润，发挥抗炎作用。低浓度的CO(COHb/Hb<20%)通过下调促炎因子和黏附分子的表达,减少炎细胞浸润,发挥抗炎作用。而CO的抗凋亡机制可能有多个途径，如通过P38MAPK途径、通过调节凋亡因子BAX、p53和抗凋亡因子Bcl-2的表达等[4]。研究表明HO-1可以显著改善肝脏的氧化应激状态，提高其抗氧化能力，清除再灌注后产生的

5、氧自由基，减轻供体肝脏移植后再灌注损伤[5]。国外学者研究发现大鼠同种异体肝移植术前24h如果给供体静脉注射腺病毒与HO-1cDNA重组体(实验组)，术后1416d其存活率约为80%，明显高于对照组40%。对照组术后肝细胞气球样变性、门脉区水肿、中性粒细胞渗出、肝细胞坏死程度等均明显高于实验组，而胆汁生成量却明显降低，表明通过外源性基因导入提高HO-1的活性，可增加门静脉血流量，促进胆汁生成，降低肝细胞损伤程度，提高肝移植术后生存率[6]。Yang等[7]的研究结果显示大鼠肝移植术前48h供体注射编码有HO-1基因的腺病毒，移植

6、后无论对整体肝脏移植还是减体积肝移植(40%供肝)均能明显提高术后存活率，对减体积肝移植尤为明显。作者分析认为通过外源途径增强HO-1基因表达，在移植术后再灌注早期阶段，HO-1通过降低黏附分子的水平、减少炎症介质和细胞因子的合成等机制，提高肝移植术后生存率。Coito[8]分析认为，HO-1基因转染能提高肝移植的存活率，可能通过以下途径：1)抑制iNOS的活性;2)提高抗凋亡蛋白Bcl-2和Bag-1的合成;3)抑制门脉区炎性细胞的聚集。Ke等[9]的研究则表明，HO-1通过抑制CD95/FASL介导的凋亡和CO信号传导途径等

7、发挥作用，HO-1基因转染后的供体肝移植术后的排斥反应程度明显低于未转染组，而且生存率明显提高。经HO-1基因转染处理的zucker大鼠肝移植存活率可达80%，明显高于对照组的40%～50%[10]。　　2　HO-1基因转染与心脏移植16　　目前研究认为HO-1的表达具有保护心脏的作用，并能延长异种移植心脏的存活时间[11]。以腺病毒为载体将HO-1基因通过静脉途径注射到大鼠供体心脏，然后行同种异体心脏移植术，结果基因转染组大鼠存活时间明显高于对照组[12]。国外学者在大鼠移植心脏冷保存期间，经冠状动脉途径，将以质粒为载体的HO

8、-1基因注入供心进行转染，移植术后0～100d全时观测HO-1的活性与移植心脏存活率的关系，结果发现心脏移植术后HO-1基因稳定持续表达，通过降低移植物组织重构、抑制组织内纤维化、减轻炎症反应和细胞损伤等多种途径提高术后存活率，表明促进保护性基因的表达及降低移植