張宸溪 曹竹君 謝青

肝硬化的特征是無癥狀肝內(nèi)長期炎癥、細胞外基質(zhì)重塑和持續(xù)膠原沉積。持續(xù)纖維化伴隨肝細胞局灶性增生破壞原有的肝小葉結(jié)構(gòu)導(dǎo)致再生結(jié)節(jié)形成[1]。病情隱匿，門靜脈壓力逐漸升高，臨床表現(xiàn)為腹水、黃疸、凝血障礙、水腫等。急性失代償(AD)是指肝硬化患者出現(xiàn)上消化道出血、自發(fā)性細菌性腹膜炎、肝性腦病、肝腎綜合征(HRS)、肝癌等并發(fā)癥，是患者住院的主要原因。肝硬化AD患者發(fā)生肝功能衰竭和(或)肝外器官(如腎、腦)功能衰竭稱為慢加急性肝衰竭(ACLF)，是肝硬化患者最常見的死亡原因。肝硬化及并發(fā)癥的發(fā)生、發(fā)展與門脈高壓介導(dǎo)腸道菌群易位、舒血管因子釋放增加或活性增強、血管平滑肌細胞對縮血管信號反應(yīng)性降低導(dǎo)致外周血管擴張有關(guān)[2]，同時腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)、交感神經(jīng)系統(tǒng)和抗利尿激素分泌作用增強使有效循環(huán)血容量進一步減少。除了應(yīng)用血管收縮劑和鈉潴留因子阻滯劑，靜脈輸注白蛋白可以改善血管充盈不足，預(yù)防自發(fā)性腹膜炎(SBP)患者并發(fā)HRS，聯(lián)合血管收縮劑治療HRS[3]。由此，本文將從肝硬化發(fā)病機制的最新研究進展尤其是全身炎癥反應(yīng)在肝硬化和ACLF并發(fā)癥發(fā)生、發(fā)展中的作用以及白蛋白治療的潛在機制展開論述。

一、肝硬化急性失代償和ACLF的發(fā)病機制

(一) 全身性炎癥 全身性炎癥始于代償期肝硬化，隨著病情進展炎癥反應(yīng)加重，AD時進展迅速，發(fā)生ACLF時炎癥達到頂峰。代償期肝硬化、失代償期肝硬化、ACLF三組患者相比，外周血炎癥分子如血漿C反應(yīng)蛋白(CRP)、促炎細胞因子、抗炎細胞因子和趨化因子及氧化應(yīng)激水平(不可逆氧化白蛋白和人非巰基白蛋白2(HNA2))逐漸升高[4]，表明ACLF具有全身性炎癥特點。這種炎癥反應(yīng)可能與膿毒血癥的全身炎癥反應(yīng)綜合征癥狀相重疊，但由于肝病特有的門脈高壓和肝功能不全，二者的并發(fā)癥和預(yù)后完全不同。

關(guān)于AD全身性炎癥的誘因知之甚少。近期，來自PREDICT的研究表明，AD以及ACLF常由細菌感染引發(fā)，也可能無明確誘因(如感染、創(chuàng)傷、燒傷、胰腺炎或失血性休克)[5]。在膿毒血癥相關(guān)ACLF中，全身性炎癥進展可能與細菌感染及細菌毒素入血、肝細胞死亡的嚴重程度和類型(AD中肝細胞主要發(fā)生凋亡[6]，ACLF更多的是壞死性凋亡和細胞炎性壞死等免疫相關(guān)的變化[7])有關(guān)，前者釋放病原體相關(guān)分子模式(PAMPs)，后者引發(fā)損傷相關(guān)分子模式(DAMPs)。PAMPs和DAMPs被模式識別受體(PRRs)識別后產(chǎn)生炎癥分子(細胞因子、趨化因子和脂質(zhì))、血管擴張劑和活性氧介導(dǎo)全身炎癥反應(yīng)，故ACLF與膿毒血癥相關(guān)ACLF在這一點上表現(xiàn)出共性。目前對ACLF的炎癥反應(yīng)強于AD的原因仍不明確，可能取決于遺傳因素、致病微生物和DAMPs、PAMPs或PRRs的數(shù)量。

(二) 免疫麻痹及細菌感染風(fēng)險增加 細菌感染會誘發(fā)AD和ACLF，院內(nèi)感染也是ACLF最常見和最嚴重的并發(fā)癥，而ACLF高感染風(fēng)險的原因尚不明確。ACLF的一個典型表現(xiàn)是外周血白細胞增多，但其細胞亞群的變化仍然未知。有研究發(fā)現(xiàn)，ACLF患者的單核細胞對PAMPs刺激表現(xiàn)出“免疫麻痹”的特征，即表達酪氨酸蛋白激酶(Mer)的CD14+單核細胞頻數(shù)增加，該蛋白Mer由MERTK編碼，屬于TAM受體家族，抑制脂多糖(LPS)相關(guān)的TLR4介導(dǎo)的免疫細胞炎癥信號的誘導(dǎo)，并降低該類單核細胞對LPS的炎癥反應(yīng)[8]。另外ACLF患者單核CD14+CD15-HLA-DR-髓系抑制性細胞(M-MDSCs)頻數(shù)增加(占CD14+細胞的55%)，顯著抑制T細胞增殖，減少TLR刺激后TNF-α和IL-6的產(chǎn)生，降低對大腸桿菌的吞噬能力[9]。有學(xué)者觀察到ACLF患者的單核細胞增加產(chǎn)生IL-10的細胞頻數(shù)，降低HLA-DR表達，損傷吞噬和氧化爆發(fā)(oxidative burst)能力，而谷氨酰胺合成酶抑制劑可改善單核細胞的吞噬功能和炎癥反應(yīng)[10]。另外，盡管ACLF患者的中性粒細胞已明顯活化，但吞噬和消滅細菌的功能降低(吞噬能力低于42%)，因此患者發(fā)生感染、器官衰竭和死亡的風(fēng)險顯著增加[11]。綜上所述，ACLF患者體內(nèi)中性粒細胞功能減退并且單核細胞免疫功能受到抑制，導(dǎo)致患者更容易發(fā)生細菌感染并且抵御細菌的能力明顯下降。

(三) 免疫病理假說和細胞能量危機假說 AD的器官功能障礙和ACLF器官衰竭的發(fā)病機制尚未完全闡明。全身性炎癥程度與重要器官功能障礙有關(guān)，AD和輕度全身性炎癥患者通常會出現(xiàn)腎功能不全，而ACLF患者衰竭器官的數(shù)量與全身性炎癥程度聯(lián)系緊密。在膿毒血癥和重癥膿毒血癥患者體內(nèi)細菌感染引起細胞因子釋放，激活重要器官內(nèi)的固有免疫細胞釋放細胞因子、蛋白酶和活性氧來抵御細菌入侵，但過度的炎癥反應(yīng)會造成組織損傷，即免疫病理改變[12]。AD和ACLF的全身性炎癥可能是通過類似的方式引起組織損傷，導(dǎo)致器官功能障礙或器官衰竭。然而目前還沒有足夠的AD或ACLF免疫病理學(xué)研究證據(jù)支持這一假說。

在膿毒血癥患者或動物模型中觀察到，由于大量炎癥因子產(chǎn)生、急性期反應(yīng)和細胞遷移增殖等一系列過程的發(fā)生，全身性炎癥需要大量營養(yǎng)物質(zhì)和能量，而這類患者通常乏力納差攝入減少，機體通過分解肌糖原、脂肪組織以及骨骼肌等儲備能源以供應(yīng)耗能極高的各種生化反應(yīng)，甚至于耗能超過供能，所以機體必須把營養(yǎng)物質(zhì)優(yōu)先分配給免疫組織，非免疫組織通過減少能量需求和線粒體氧化磷酸化來適應(yīng)這一變化[13]。一項來自AD和ACLF患者隊列研究中，高通量代謝組學(xué)和脂質(zhì)組學(xué)研究證實了ACLF較之于AD患者，其血液中確實存在強烈的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)分解反應(yīng)，且線粒體氧化酶受到顯著抑制[14]。另外，在發(fā)生單個器官衰竭的ACLF患者其他器官中同樣能夠檢測到相似的線粒體功能受抑制及代謝物特征，表明炎癥推動了全身一致性的代謝改變，這一機制可能在器官衰竭的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。然而這些結(jié)果仍需要更多研究去證實。迄今為止，正如免疫病理學(xué)所發(fā)現(xiàn)的那樣，為什么全身代謝失調(diào)會影響不同患者的不同器官仍然是未知的。值得注意的是，免疫病理學(xué)假說和代謝資源競爭作用的假說同樣貌似有理并且相互不排斥。

二、白蛋白治療的潛在機制

(一) 白蛋白的生物合成與代謝 白蛋白是一種67 kDa的球形水溶性蛋白質(zhì)，富含天冬氨酸和谷氨酸殘基，呈負電性，其半衰期約20 d，是血清和細胞外液中含量最豐富的蛋白質(zhì)，約占所有血清蛋白的一半。白蛋白僅由肝細胞合成，翻譯成前白蛋白，經(jīng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)切除N端前肽后轉(zhuǎn)運至高爾基體，并持續(xù)分泌到血液中。白蛋白被單核/巨噬細胞系統(tǒng)GP18和GP30受體、內(nèi)皮細胞GP60受體識別后降解，而新生晶體片段受體(FcRn)在體內(nèi)低pH環(huán)境中結(jié)合白蛋白，避免其被溶酶體降解，在血漿較高pH環(huán)境中與白蛋白解離，從而延長白蛋白的半衰期[15]。肝細胞和內(nèi)皮細胞、腎小管上皮細胞均表達FcRn，其缺失都會導(dǎo)致低蛋白血癥，但后者缺失與蛋白尿有關(guān)，故肝細胞和內(nèi)皮細胞表達的FcRn仍然在穩(wěn)定循環(huán)白蛋白水平方面發(fā)揮主要作用。

(二) 白蛋白的功能 人血漿滲透壓由膠體滲透壓和晶體滲透壓組成，其中75%膠體滲透壓的維持得益于白蛋白，故諸多證據(jù)肯定了白蛋白作為一種血容量擴張劑在肝硬化患者中的顯著療效[16-17]。白蛋白可以預(yù)防血容量丟失后心輸出量減少并增加血漿腎素活性，防止SBP患者腎功能不全并降低死亡率，對比羥乙基淀粉表現(xiàn)出減少外周血管擴張、抑制內(nèi)皮功能和增加心臟做功從而增加循環(huán)血量的效應(yīng)[18]。此外白蛋白擴容可使血管收縮效應(yīng)減弱，聯(lián)合特利加壓素治療HRS患者比單獨使用特利加壓素其動脈壓增加更顯著[19]。

白蛋白發(fā)揮廣泛的運輸功能，可逆結(jié)合眾多內(nèi)源性或外源性分子，增加它們的溶解度以運送至特定的組織和器官，或清除有毒的代謝產(chǎn)物。未結(jié)合膽紅素被白蛋白特異性運輸至肝細胞，與葡萄糖醛酸結(jié)合后通過膽汁排泄至腸道。正常人維持血清膽汁酸水平依賴于其與白蛋白的結(jié)合，而肝硬化患者的膽汁酸水平明顯升高，輸注白蛋白增強結(jié)合膽汁酸可能有助于改善病情。白蛋白中多達7個位點(FA1到FA7)可結(jié)合長鏈脂肪酸，還能運輸和滅活與全身性炎癥有關(guān)的脂質(zhì)，包括PG和PAMPs(LPS和脂磷壁酸)。其他與白蛋白結(jié)合的內(nèi)源性物質(zhì)還包括膽固醇、血紅素、鐵蛋白、維生素D和葉酸等。而白蛋白運輸?shù)耐庠捶肿又兴幬镎己艽蟊壤?，如華法林、吲哚美辛、布洛芬、地西泮等，使其溶解度增加、毒性降低和半衰期延長[17]。因此，失代償期肝硬化患者可因低蛋白血癥、白蛋白結(jié)構(gòu)改變或內(nèi)源性、外源性物質(zhì)競爭性結(jié)合導(dǎo)致諸多物質(zhì)的血清游離濃度升高。

白蛋白還通過抗氧化和調(diào)節(jié)免疫減輕全身性炎癥。白蛋白抗氧化表現(xiàn)為一方面通過中和游離銅和鐵限制氧化應(yīng)激損傷，另一方面2/3的白蛋白以還原形式存在，其Cys-34殘基中有一個游離硫基，可作為活性氧和氮化物的自由基清除劑，也是體內(nèi)谷胱甘肽還原系統(tǒng)重要的還原性巰基來源。另外，白蛋白作為免疫調(diào)節(jié)分子，通過結(jié)合促炎介質(zhì)如LPS、脂磷壁酸和肽聚糖等革蘭陰性和革蘭陽性菌的表面成分，傳遞至TLR4激活固有免疫誘導(dǎo)炎癥發(fā)生[17]。連續(xù)使用白蛋白12周(每周1.5 g/kg)可以降低失代償期肝硬化患者的全身炎癥標志物[IL-6、粒細胞集落刺激因子(G-CSF)、IL-1ra和血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)][16]。

(三) 白蛋白的藥代動力學(xué)和藥效學(xué) 輸注白蛋白的藥代動力學(xué)主要受血容量、血清白蛋白濃度和輸注劑量影響。曾有研究發(fā)現(xiàn)，健康人輸注白蛋白240 min后，25 g劑量組白蛋白丟失50%，50 g劑量組丟失65%。先快速抽出900 mL血液再輸注白蛋白240 min后，50 g劑量組的80%、100 g劑量組65%的白蛋白仍然保留。而在類似于失代償期肝硬化的低血容量和低蛋白血癥情況下，240 min后40%的白蛋白得到保留[20]。

白蛋白的結(jié)構(gòu)完整性對其功能至關(guān)重要，失代償期肝硬化促炎、促氧化的循環(huán)微環(huán)境威脅白蛋白分子的結(jié)構(gòu)完整性，其中Cys-34殘基的氧化損傷是最常見的改變，與肝硬化的嚴重程度和全身炎癥程度相關(guān)，還能預(yù)測長達1年的隨訪死亡率[21]，其他的改變包括N-末端和C-末端部分殘基被截斷、糖基化和二聚化等轉(zhuǎn)錄后損傷。白蛋白受損后其結(jié)合和解毒、抗氧化和螯合金屬離子的能力隨著肝硬化加重而降低。有研究發(fā)現(xiàn)，氧化形式的白蛋白包括人非巰基白蛋白1(HNA1)和HNA2兩種，HNA1有助于外周血單核細胞(PBMC)合成促炎性細胞因子，為清除和替代HNA1從而抑制肝硬化患者全身性炎癥提供了理論基礎(chǔ)[22]。隨著受損白蛋白在人體總白蛋白庫中的比例越大，未受損、保持完整結(jié)構(gòu)的白蛋白比例就越少，且遠低于臨床上常規(guī)測定的血清白蛋白濃度。關(guān)于白蛋白的整體功能與其循環(huán)量和結(jié)構(gòu)完整性的假設(shè)開啟了“有效白蛋白濃度”的概念，其確立應(yīng)當(dāng)基于白蛋白功能的測量而不僅僅是濃度的測量[23]。實際上失代償期肝硬化的有效白蛋白濃度與疾病嚴重程度和白蛋白功能有獨立的關(guān)聯(lián)，并且相比血清白蛋白濃度，有效白蛋白濃度是預(yù)測ACLF和短期死亡率更好的指標。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)探索是否能用有效白蛋白濃度升高來代表臨床治療目標，并確定新的有效白蛋白濃度生物標志物。

(四) 白蛋白的長期治療方案 減少并發(fā)癥發(fā)生、改善患者預(yù)后和生活質(zhì)量以及減少醫(yī)療費用仍是肝硬化臨床診療中的重要問題。在兩項重要研究表明長期使用白蛋白可以更好地控制腹水之后，人們對白蛋白治療失代償性肝硬化的認識也有所提高，最近又有兩項隨機臨床試驗和一項觀察性研究評估了長期白蛋白治療的療效。一項多中心、隨機試驗(ANSWER試驗)觀察到431例利尿劑無改善的肝硬化腹水患者接受標準藥物治療(SMT)或SMT加白蛋白(40 g，每周兩次，持續(xù)2周，后40g，每周1次)治療18個月后，白蛋白組18個月總存活率(77%)明顯高于SMT組(66%)，相應(yīng)的死亡風(fēng)險降低了38%[24]。一項類似的前瞻性研究也證實了白蛋白是減少死亡發(fā)生的獨立保護性因素，且能降低并發(fā)癥(上消化道出血除外)的再發(fā)生率，其SMT+白蛋白(20 g，每周兩次)治療組的24個月死亡率也明顯低于單SMT組[25]。而另一項研究(MACHT研究)中，173例等待肝移植且有腹水的失代償期肝硬化患者隨機接受SMT加白蛋白(每15天予40g)和α1受體激動劑米多君(15～30 mg/d)或SMT+安慰劑的治療，米多君和白蛋白治療對血漿腎素活性和去甲腎上腺素有輕微抑制作用，但動脈壓和血漿細胞因子水平均無明顯變化，且兩組在隨訪期間發(fā)生并發(fā)癥或1年內(nèi)死亡的概率也沒有顯著差異[26]。比較發(fā)現(xiàn)，MACHT試驗中白蛋白用量約為另外兩項研究的一半，且除ANSWER研究外都沒有使用負荷劑量給藥，白蛋白劑量可能對其功能的發(fā)揮至關(guān)重要，只有高劑量白蛋白(每周1.5 g/kg)才能改善穩(wěn)定型失代償期肝硬化患者的有效血容量和全身性炎癥[16]。在此研究基礎(chǔ)上，使用高劑量白蛋白或根據(jù)治療反應(yīng)調(diào)整劑量可以得到更好的治療效果，同時在肝硬化患者長期白蛋白治療期間，應(yīng)該監(jiān)測血清白蛋白濃度來指導(dǎo)使用白蛋白的劑量。

三、總結(jié)和展望

在過去的20年里，我們對肝硬化及其并發(fā)癥的發(fā)病機制以及白蛋白生物學(xué)功能的理解都有了較為深入的認識。然而AD和ACLF患者體內(nèi)加劇的全身性炎癥狀態(tài)一直以來被忽視。

肝病中白蛋白治療前景廣泛，但仍有諸多問題亟需解決：首先，對每個肝病患者白蛋白受損的三個主要功能結(jié)構(gòu)域(金屬結(jié)合域、半胱氨酸-34結(jié)構(gòu)域和結(jié)合位點)可以用鈷結(jié)合試驗、高效色譜或電子順磁共振譜分別進行評估[27]，從而建立“有效白蛋白濃度”模型，以提高白蛋白輸注的療效并降低治療成本。第二，市場在售的白蛋白僅含有約50%為還原型、具有活性功能的巰基白蛋白，近40%白蛋白以HNA1的形式存在[28]，迫切需要新的方法提高白蛋白的質(zhì)量以提升白蛋白的療效。第三，亟需深入研究肝硬化患者發(fā)生低蛋白血癥的機制，闡明機制才能制定糾正低蛋白血癥的有效措施。第四，仍需更多嚴格設(shè)計和實施的臨床研究為白蛋白在肝硬化人群中的治療策略提供證據(jù)。