白蛋白在失代償期肝硬化治療中的新認(rèn)識(shí)

張宸溪 曹竹君 謝青

肝硬化的特征是無(wú)癥狀肝內(nèi)長(zhǎng)期炎癥、細(xì)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(xì)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(mén)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(xì)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(chēng)為慢加急性肝衰竭(ACLF)，是肝硬化患者最常見(jiàn)的死亡原因。肝硬化及并發(fā)癥的發(fā)生、發(fā)展與門(mén)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(qiáng)、血管平滑肌細(xì)胞對(duì)縮血管信號(hào)反應(yīng)性降低導(dǎo)致外周血管擴(kuò)張有關(guān)[2]，同時(shí)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(qiáng)使有效循環(huán)血容量進(jìn)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(jī)制的最新研究進(jìn)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(jī)制展開(kāi)論述。

一、肝硬化急性失代償和ACLF的發(fā)病機(jī)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(jìn)展炎癥反應(yīng)加重，AD時(shí)進(jìn)展迅速，發(fā)生ACLF時(shí)炎癥達(dá)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(xì)胞因子、抗炎細(xì)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(diǎn)。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(mén)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(lái)自PREDICT的研究表明，AD以及ACLF常由細(xì)菌感染引發(fā)，也可能無(wú)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(jìn)展可能與細(xì)菌感染及細(xì)菌毒素入血、肝細(xì)胞死亡的嚴(yán)重程度和類(lèi)型(AD中肝細(xì)胞主要發(fā)生凋亡[6]，ACLF更多的是壞死性凋亡和細(xì)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(shí)別受體(PRRs)識(shí)別后產(chǎn)生炎癥分子(細(xì)胞因子、趨化因子和脂質(zhì))、血管擴(kuò)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(diǎn)上表現(xiàn)出共性。目前對(duì)ACLF的炎癥反應(yīng)強(qiáng)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(xì)菌感染風(fēng)險(xiǎn)增加 細(xì)菌感染會(huì)誘發(fā)AD和ACLF，院內(nèi)感染也是ACLF最常見(jiàn)和最嚴(yán)重的并發(fā)癥，而ACLF高感染風(fēng)險(xiǎn)的原因尚不明確。ACLF的一個(gè)典型表現(xiàn)是外周血白細(xì)胞增多，但其細(xì)胞亞群的變化仍然未知。有研究發(fā)現(xiàn)，ACLF患者的單核細(xì)胞對(duì)PAMPs刺激表現(xiàn)出“免疫麻痹”的特征，即表達(dá)酪氨酸蛋白激酶(Mer)的CD14+單核細(xì)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(xì)胞炎癥信號(hào)的誘導(dǎo)，并降低該類(lèi)單核細(xì)胞對(duì)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(xì)胞(M-MDSCs)頻數(shù)增加(占CD14+細(xì)胞的55%)，顯著抑制T細(xì)胞增殖，減少TLR刺激后TNF-α和IL-6的產(chǎn)生，降低對(duì)大腸桿菌的吞噬能力[9]。有學(xué)者觀察到ACLF患者的單核細(xì)胞增加產(chǎn)生IL-10的細(xì)胞頻數(shù)，降低HLA-DR表達(dá)，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(xì)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(xì)胞已明顯活化，但吞噬和消滅細(xì)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(xiǎn)顯著增加[11]。綜上所述，ACLF患者體內(nèi)中性粒細(xì)胞功能減退并且單核細(xì)胞免疫功能受到抑制，導(dǎo)致患者更容易發(fā)生細(xì)菌感染并且抵御細(xì)菌的能力明顯下降。

(三) 免疫病理假說(shuō)和細(xì)胞能量危機(jī)假說(shuō) AD的器官功能障礙和ACLF器官衰竭的發(fā)病機(jī)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(huì)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(xì)菌感染引起細(xì)胞因子釋放，激活重要器官內(nèi)的固有免疫細(xì)胞釋放細(xì)胞因子、蛋白酶和活性氧來(lái)抵御細(xì)菌入侵，但過(guò)度的炎癥反應(yīng)會(huì)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(guò)類(lèi)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(méi)有足夠的AD或ACLF免疫病理學(xué)研究證據(jù)支持這一假說(shuō)。

在膿毒血癥患者或動(dòng)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(xì)胞遷移增殖等一系列過(guò)程的發(fā)生，全身性炎癥需要大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和能量，而這類(lèi)患者通常乏力納差攝入減少，機(jī)體通過(guò)分解肌糖原、脂肪組織以及骨骼肌等儲(chǔ)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(guò)供能，所以機(jī)體必須把營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)優(yōu)先分配給免疫組織，非免疫組織通過(guò)減少能量需求和線粒體氧化磷酸化來(lái)適應(yīng)這一變化[13]。一項(xiàng)來(lái)自AD和ACLF患者隊(duì)列研究中，高通量代謝組學(xué)和脂質(zhì)組學(xué)研究證實(shí)了ACLF較之于AD患者，其血液中確實(shí)存在強(qiáng)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(gè)器官衰竭的ACLF患者其他器官中同樣能夠檢測(cè)到相似的線粒體功能受抑制及代謝物特征，表明炎癥推動(dòng)了全身一致性的代謝改變，這一機(jī)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(shí)。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(huì)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(shuō)和代謝資源競(jìng)爭(zhēng)作用的假說(shuō)同樣貌似有理并且相互不排斥。

二、白蛋白治療的潛在機(jī)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(fù)電性，其半衰期約20 d，是血清和細(xì)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(xì)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(yùn)至高爾基體，并持續(xù)分泌到血液中。白蛋白被單核/巨噬細(xì)胞系統(tǒng)GP18和GP30受體、內(nèi)皮細(xì)胞GP60受體識(shí)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(zhǎng)白蛋白的半衰期[15]。肝細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞、腎小管上皮細(xì)胞均表達(dá)FcRn，其缺失都會(huì)導(dǎo)致低蛋白血癥，但后者缺失與蛋白尿有關(guān)，故肝細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)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(kuò)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(duì)比羥乙基淀粉表現(xiàn)出減少外周血管擴(kuò)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(kuò)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(dú)使用特利加壓素其動(dòng)脈壓增加更顯著[19]。

白蛋白發(fā)揮廣泛的運(yùn)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(yùn)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(yùn)輸至肝細(xì)胞，與葡萄糖醛酸結(jié)合后通過(guò)膽汁排泄至腸道。正常人維持血清膽汁酸水平依賴(lài)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(qiáng)結(jié)合膽汁酸可能有助于改善病情。白蛋白中多達(dá)7個(gè)位點(diǎn)(FA1到FA7)可結(jié)合長(zhǎng)鏈脂肪酸，還能運(yùn)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(yùn)輸?shù)耐庠捶肿又兴幬镎己艽蟊壤缛A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(zhǎng)[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(jìng)爭(zhēng)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(guò)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(guò)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(gè)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(lái)源。另外，白蛋白作為免疫調(diào)節(jié)分子，通過(guò)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(yáng)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(biāo)志物[IL-6、粒細(xì)胞集落刺激因子(G-CSF)、IL-1ra和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)][16]。

(三) 白蛋白的藥代動(dòng)力學(xué)和藥效學(xué) 輸注白蛋白的藥代動(dòng)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(lèi)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(duì)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(jiàn)的改變，與肝硬化的嚴(yán)重程度和全身炎癥程度相關(guān)，還能預(yù)測(cè)長(zhǎng)達(dá)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?cái)唷⑻腔投刍绒D(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(xì)胞(PBMC)合成促炎性細(xì)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(kù)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(yuǎn)低于臨床上常規(guī)測(cè)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(kāi)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(cè)量而不僅僅是濃度的測(cè)量[23]。實(shí)際上失代償期肝硬化的有效白蛋白濃度與疾病嚴(yán)重程度和白蛋白功能有獨(dú)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(cè)ACLF和短期死亡率更好的指標(biāo)。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(lái)代表臨床治療目標(biāo)，并確定新的有效白蛋白濃度生物標(biāo)志物。

(四) 白蛋白的長(zhǎng)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(fèi)用仍是肝硬化臨床診療中的重要問(wèn)題。在兩項(xiàng)重要研究表明長(zhǎng)期使用白蛋白可以更好地控制腹水之后，人們對(duì)白蛋白治療失代償性肝硬化的認(rèn)識(shí)也有所提高，最近又有兩項(xiàng)隨機(jī)臨床試驗(yàn)和一項(xiàng)觀察性研究評(píng)估了長(zhǎng)期白蛋白治療的療效。一項(xiàng)多中心、隨機(jī)試驗(yàn)(ANSWER試驗(yàn))觀察到431例利尿劑無(wú)改善的肝硬化腹水患者接受標(biāo)準(zhǔn)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(gè)月后，白蛋白組18個(gè)月總存活率(77%)明顯高于SMT組(66%)，相應(yīng)的死亡風(fēng)險(xiǎn)降低了38%[24]。一項(xiàng)類(lèi)似的前瞻性研究也證實(shí)了白蛋白是減少死亡發(fā)生的獨(dú)立保護(hù)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(gè)月死亡率也明顯低于單SMT組[25]。而另一項(xiàng)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(jī)接受SMT加白蛋白(每15天予40g)和α1受體激動(dòng)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(duì)血漿腎素活性和去甲腎上腺素有輕微抑制作用，但動(dòng)脈壓和血漿細(xì)胞因子水平均無(wú)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(méi)有顯著差異[26]。比較發(fā)現(xiàn)，MACHT試驗(yàn)中白蛋白用量約為另外兩項(xiàng)研究的一半，且除ANSWER研究外都沒(méi)有使用負(fù)荷劑量給藥，白蛋白劑量可能對(duì)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(shí)在肝硬化患者長(zhǎng)期白蛋白治療期間，應(yīng)該監(jiān)測(cè)血清白蛋白濃度來(lái)指導(dǎo)使用白蛋白的劑量。

三、總結(jié)和展望

在過(guò)去的20年里，我們對(duì)肝硬化及其并發(fā)癥的發(fā)病機(jī)制以及白蛋白生物學(xué)功能的理解都有了較為深入的認(rèn)識(shí)。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(lái)被忽視。

肝病中白蛋白治療前景廣泛，但仍有諸多問(wèn)題亟需解決：首先，對(duì)每個(gè)肝病患者白蛋白受損的三個(gè)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(diǎn))可以用鈷結(jié)合試驗(yàn)、高效色譜或電子順磁共振譜分別進(jìn)行評(píng)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(chǎng)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(jī)制，闡明機(jī)制才能制定糾正低蛋白血癥的有效措施。第四，仍需更多嚴(yán)格設(shè)計(jì)和實(shí)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)。