肝脏作为人体最大的消化器官，血液灌流十分丰富，对IRI也十分敏感。肝脏IRI是肝移植、肝脏切除术中常见的病理生理现象，与术后受者肝脏功能恢复紧密相关。因此，寻求一种有效的干预手段显得尤为重要。饮食限制是否能改善肝IRI，一直是一个较有争议的话题，有些研究认为，术前饮食限制有助于减轻肝IRI，而有的研究者却认为对肝IRI有加重作用。

肝脏酶学指标、胆红素水平、供肝冷和(或)热缺血时间以及病理学检查能有效地评价供肝质量，同时也可用于评价肝IRI程度^[5]。早期研究者发现，单纯减少食物中色氨酸摄入量能够起到保护肾、肝IRI，提高缺血再灌注损伤后器官的功能恢复^[6]。Harputlugil等^[7]发现，造模前1周限制小鼠蛋白质摄入(无蛋白饮食)，能够明显降低肝脏IRI小鼠模型(微血管夹夹闭肝门血管35 min，然后松开微血管夹恢复血流)血清中丙氨酸转氨酶(ALT)、天冬氨酸转氨酶(AST)水平，病理检查显示，肝损伤减轻，明显改善肝脏IRI的程度，同时也可提高肝细胞对胰岛素的敏感性。沉默信息调节因子-1(Sirt1)是一类去乙酰化酶，广泛参与生物体衰老、缓解机体炎症反应、抗氧化应激、稳定线粒体功能等病理生理过程^[8]。高迁移率族核蛋白-1(high mobility group box 1，HMGB-1)是由激活的单核/巨噬细胞、坏死细胞分泌的促炎介质，在炎症损伤中起到重要作用。Rickenbacher等^[9]用微血管夹夹闭小鼠肝中叶、肝左叶血流60 min，然后松开微血管夹恢复血流构建肝缺血再灌注损伤模型；1组小鼠术前提前禁食(自由饮水)1 d，与正常饮食组相比，显著降低血清中ALT、AST的水平，病理显示肝坏死区域明显缩小；这说明术前禁食能有效缓解肝IRI。进一步的机制研究发现：短期禁食可以通过激活沉默信息调节因子-1(Sirt1)下调循环中促炎症介质HMGB-1的水平，减轻炎症反应，缓解肝脏IRI的程度。饮食限制抑制机体炎症反应、增强氧化应激抵抗能力，能有效缓解肝缺血再灌注损伤程度。

当肝脏供血中断以后，肝细胞只能利用肝脏内贮存的肝糖原作为能量物质。在正常情况下，禁食12～18 h后，大鼠的肝糖原出现耗竭，极易出现能量代谢障碍，损伤肝细胞^[10]。Stadler等用离体大鼠肝脏构建体外肝缺血再灌注损伤模型(离体大鼠肝脏，灌注液灌注15 min后，停止灌注60 min后再恢复灌注)，发现，与自由摄食组相比，术前禁食16 h组大鼠离体肝脏灌注液中，转氨酶、乳酸脱氢酶、钾离子、自由基水平显著升高，葡萄糖、无氧酵解产物乳酸明显降低，同时肝脏中肝糖原的含量也明显降低^[11]。近来，有研究者运用同样的离体肝缺血再灌注损伤模型，在肝脏灌注液中检测到高水平的钾离子、细胞色素C、AST、ALT、乳酸脱氢酶，且肝脏组织中肝糖原也明显降低^[12]。这说明，在离体肝脏缺血再灌注模型中，术前禁食降低肝脏中肝糖原的含量，肝细胞能量代谢障碍，加重肝脏IRI。

在体肝脏IRI模型显示术前禁食能改善肝IRI，这可能与在体模型肝脏的血供未完全中断，肝脏仍可获得少量血液供应，禁食减少肝糖原储备对肝细胞损伤程度减轻。而离体肝脏缺血再灌注模型提示禁食加重肝IRI，可能与禁食减少肝脏中肝糖原含量，肝细胞无法通过肝糖原无氧糖酵解获取能量，出现能量代谢障碍，加重肝细胞缺血再灌注损伤有关。

在肾移植中，肾IRI是一个不可避免的病理生理过程，对于移植肾存活以及术后功能恢复有着严重的影响^[13]。预防与治疗IRI已成为肾移植手术关键所在。Mitchell等^[14]发现，短期减少小鼠30%饮食摄入量或者禁食3 d，能有效增加机体对胰岛素的敏感性，减少炎症因子的释放，提高小鼠IRI后肾功能恢复以及术后小鼠的存活率。此后的多个动物实验结果均证实，短期减少小鼠饮食摄入量、禁食能缓解肾IRI的程度，改善小鼠的术后存活率^[15,16,17]。

目前，供者肾短缺已经成为肾移植面临的首要难题，为解决这一问题，心脏死亡器官捐献(donation after cardiac death，DCD)、扩大标准供者(extended criteria donor，ECD)供肾逐渐用于临床，这些供者肾脏在移植之前普遍存在热缺血时间过长的问题，同时这些供者大多存在高龄、肥胖、高血压等问题，加重肾移植后IRI的严重程度，增加术后移植肾功能延迟恢复(DGF)的发生率^[18]。因此，减轻DCD、ECD器官缺血再灌注损伤显得尤为重要。为了探究术前饮食限制是否对于DCD、ECD特殊人群肾IRI有效，有研究者^[19]在小鼠肾IRI造模前采取饮食限制的方法，对老年小鼠、肥胖小鼠术前3天禁食，发现与正常饮食组相比，禁食小鼠术后血清尿素水平更低，肾组织病理显示较少的肾小管坏死，并且证实该结果不受小鼠年龄、性别、体重差异的影响。这表明饮食限制也能有效缓解老年小鼠、肥胖小鼠肾缺血再灌注损伤。

随后的人体试验也验证了该结论，van Ginhoven等^[20]术前4天给予肾移植供者减少30%的热量摄入饮食，发现肾脏摘除术后，相比于正常饮食组，热量限制组供者循环中促炎细胞因子白细胞介素6(IL-6)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)水平显著下调，炎症细胞数目降低。在接下来的研究中，该研究团队发现，与接受正常饮食组肾脏的受者相比，接受热量限制组肾脏的受者肾脏功能恢复、血清尿素氮、肌酐值两组间无统计学差异^[21]。单纯热量摄入限制对于缓解IRI的效果目前还存在较大争议，但蛋白质摄入限制对于减轻肾IRI的疗效得到研究者公认，热量限制联合蛋白质限制或许能得到令人满意的临床疗效。Jongbloed等^[22]术前连续5天给予健康肾脏移植供者、病态肥胖患者，减少30%的热量和减少80%蛋白质含量的合成液体饮食；发现与正常饮食患者相比，热量限制联合蛋白质限制饮食患者术后血清尿素、肌酐、血浆前白蛋白和视黄醇结合蛋白显著降低，同时饮食限制组患者也表现出较高的依从性，表明术前热量限制联合蛋白质限制能显著提高机体对手术应激的耐受力。

饮食限制除能缓解肝、肾IRI外，在心肌、脑、肺IRI中也显示出良好的保护作用。随着社会经济的发展，心脑血管疾病已成为影响居民身体健康的重大危险因素。心肌梗塞、脑血管梗塞后造成组织严重缺氧，血管再通后发生的IRI进一步加重组织损伤。研究结果显示，在大鼠心肌梗死造模前，予以长期饮食限制、短期禁食，能有效地缓解心肌IRI的程度，改善心功能、减少心肌的梗死面积^[23]。Varendi等^[24]发现，在局灶性脑卒中大鼠模型造模前，予以大鼠3 d禁食或者6 d无蛋白饮食，与正常饮食组相比，可以显著减轻促炎细胞因子的释放，减少脑梗死灶面积，从而改善脑IRI。随着免疫抑制药物的出现以及血管吻合技术、供者器官保存技术的发展，小肠移植已成为治疗肠功能衰竭最有效的方法。与肝、肾等实质性器官不同，小肠的肠腔内有大量细菌定植，小肠IRI使肠黏膜受损，肠腔内细菌极易通过受损的肠黏膜移位至其他器官而导致全身感染。因此减轻肠IRI，对于提高移植成功率显得尤为重要。Ueno等^[25]发现，在小鼠肠IRI模型当中，造模前饮食限制能有效抑制炎症细胞的激活、炎症因子的释放，降低活性氧的产生，但饮食限制组小鼠的存活率却降低。饮食限制抑制机体炎症反应、缓解氧化应激的发生，改善肝、肾、心脏、脑IRI，但对肠、肺脏IRI的疗效目前尚不明确，还有待进一步的研究证实。

饮食限制能有效地改善器官IRI，但食物当中包含多种营养物质，限制单一营养物质在IRI中的作用目前尚未明确。Peng等^[6]研究证实，短期无蛋白、无色氨酸饮食限制能够起到保护肾、肝IRI的作用，显著降低血浆中尿素氮、肌酐、ALT、AST水平，提高IRI后器官的功能恢复。Hine等^[26]发现，术前饮食摄入限制，尤其是减少含硫氨基酸的摄入，能够缓解肝IRI，其机制与限制含硫氨基酸的摄入，增加保护因子-内源性硫化氢的生成，从而缓解肝IRI程度类似。因此，限制食物当中蛋白质、色氨酸、含硫氨基酸的摄入能有效地改善肝IRI。

为探究食物中各营养物质对于肾IRI的影响，Mauro等^[27]发现，术前1周无蛋白饮食或者3 d禁食，显著降低肾脏IRI后血浆尿素氮、肌酐水平与肾脏病理损伤程度，同时发现能改善局灶性颈动脉狭窄内膜增生模型，动脉内膜增生的程度。肾脏IRI后，动脉内膜广泛增生，纤维化进展，严重影响肾功能的恢复，因此限制蛋白的摄入，减轻肾IRI的程度，可能与改善动脉内膜增生有关。有研究者^[17]术前用缺乏不同营养物质的饲料，不同时间点处理小鼠，研究发现：术前3天禁食、术前2周减少30%饲料摄入量、3天无蛋白饮食对肾IRI有保护作用，改善小鼠肾IRI后肾功能、存活率，但是无卡路里饮食、无脂肪饮食对改善肾缺血再灌注损伤无作用。

饮食限制容易引发营养不良等代谢障碍，器官移植受者大都处于器官衰竭的终末期，本身营养状态极差，机体处于一个能量负平衡的状态，耐受性差，因此目前临床试验均选取健康供者进行饮食限制。蛋白质、某些特殊氨基酸摄入限制可有效地改善肝、肾IRI，为从广泛的营养物质摄入限制转换到单一的营养物质限制摄入提供了有力依据。单一营养物质限制摄入可降低发生营养不良的风险，饮食限制可望应用于器官移植受者。另外食物含有多种营养元素，食物当中的维生素、微量元素等物质限制摄入是否能影响器官IRI，还有待进一步的研究证实。

细胞自噬是真核生物在遇到营养不良、蛋白折叠错误、氧化应激、物理或化学损伤等不适宜条件时，利用溶酶体降解自身受损细胞质蛋白和细胞器的分解代谢过程，是真核细胞一种重要的保护机制^[28]。细胞自噬广泛参与生物体内的各种病理生理过程，与抗氧化应激、肿瘤的发生发展、神经元退行性变、机体抵抗病原微生物感染等疾病过程密切相关^[29,30,31]。多个研究结果证实^[32,33]：在肾缺血再灌注损伤体内、体外动物模型中，抑制细胞自噬，血清尿素氮、肌酐值上升明显、肾小管上皮细胞凋亡增加、肾组织病理损伤更严重。这说明在应激情况下，自噬能够有效地改善肾IRI。生长抑素类似物-奥曲肽有诱导细胞自噬的作用，目前Sun等^[34]研究发现：肝缺血再灌注造模前给小鼠奥曲肽，能够有效诱导细胞自噬，抑制炎症因子TNF-α、IL-6的释放，抑制细胞凋亡，降低血清尿素氮、肌酐的值，缓解肝缺血再灌注损伤，以及肝IRI后引发的急性肾损伤。因此，诱导细胞自噬能有效降低器官IRI，为预防与治疗器官缺血再灌注损伤提供了新的作用靶点。

有研究者在研究心肌缺血再灌注模型时发现：造模前小鼠隔日禁食6周，可以通过激活自噬-溶酶体机制来缓解心肌缺血再灌注损伤，与自由饮食组小鼠相比减少约50%的心肌梗死面积，受损心肌细胞内ROS的水平显著降低，改善缺血再灌注损伤后心功能的恢复^[35]。Qin等^[36]发现，在肝缺血再灌注模型中，短期禁食诱导肝细胞自噬，降低造模后血清中转氨酶水平，组织病理显示肝坏死灶减少，肝细胞凋亡减少，有效减轻肝缺血再灌注损伤。在应激条件下，饮食限制能诱导细胞自噬，缓解器官缺血再灌注损伤。

硫化氢作为气体信号分子家族成员，对机体氧化应激、炎症反应、衰老等生理过程有广泛的调节作用^[37,38]。近来研究发现，硫化氢能有效缓解器官缺血再灌注损伤。肺移植的成功率相对肝肾移植来说较低，主要原因是肺脏对缺血再灌注损伤十分敏感；Meng等^[39]发现，在供肺热缺血期间向供肺内灌注一定浓度的硫化氢气体，可以显著减轻供肺缺血再灌注损伤。目前，基于器官保存液的静态冷保存技术仍然是器官保存最为常用的技术，但同时也存在着保存时间短的问题。有研究者在大鼠肾移植研究当中，在器官保存液UW液中加入硫化氢的供应物硫氢化钠(NaSH)，能有效地减少供体肾组织坏死与肾实质细胞凋亡，促进移植后供体肾的功能恢复，以及提高供肾的存活率^[40]。因此，硫化氢气体能显著改善器官IRI。胱硫醚-β-合成酶和胱硫醚-γ-裂解酶是大鼠肾脏内源性硫化氢合成的关键酶。2015年Cell杂志发表一项研究结果显示，限制含硫氨基酸的摄入，能诱导体内与硫化氢生成相关的胱硫醚-γ-裂解酶生成增加，促进内源性硫化氢生成增加，降低血浆中肝酶水平、减轻肝脏病理损伤，改善肝缺血再灌注损伤^[26]。因而，饮食限制可通过增加机体内源性硫化氢的含量，来改善器官IRI。