膿毒癥相關(guān)肝損傷發(fā)生機制的最新進(jìn)展

辛培源，周楚昕，楊振宇，包國強，袁利娟，剌生亮

(1.空軍軍醫(yī)大學(xué)第二附屬醫(yī)院 唐都醫(yī)院普通外科，西安 710038； 2.解放軍93721部隊醫(yī)院普通外科，山西 朔州 038300)

膿毒癥是各種感染因子(細(xì)菌、真菌、病毒、寄生蟲等)誘發(fā)的全身炎癥反應(yīng)綜合征。據(jù)統(tǒng)計，每年全世界大約有1 800萬人患膿毒癥，膿毒癥患病率已由1.5%上升到8%[1]，現(xiàn)階段臨床尚無治療膿毒癥的特效方法。感染及外來入侵病菌會引發(fā)機體炎癥反應(yīng)，并在炎癥發(fā)展過程中引發(fā)一系列病理生理變化，導(dǎo)致膿毒癥的發(fā)生，甚至進(jìn)一步發(fā)展為重癥膿毒癥、膿毒癥休克、多器官功能障礙綜合征等[2]。肝臟作為人體重要的器官之一，在膿毒癥的代謝和免疫穩(wěn)態(tài)中扮演著重要角色[3]。肝臟具有合成、代謝、清除毒物以及免疫防御等功能，同時也易遭受各種代謝產(chǎn)物、微生物、藥物以及毒物的侵害[4-5]。膿毒癥相關(guān)肝損傷(sepsis related liver injury，SRLI)是指膿毒癥直接或間接導(dǎo)致的肝損害，可導(dǎo)致機體出現(xiàn)一系列的癥狀、體征以及生化檢驗指標(biāo)的異常[6]，SRLI可發(fā)生在膿毒癥病程的任何階段[7]，盡早發(fā)現(xiàn)和干預(yù)可以明顯改善膿毒癥患者的預(yù)后[8]。SRLI在臨床上病死率較高，充分認(rèn)識膿毒癥并發(fā)急性肝損傷的機制，對于改善SRLI患者的預(yù)后以及選擇更加準(zhǔn)確有效的治療方式具有重要意義?，F(xiàn)就肝微循環(huán)和肝臟血流改變、細(xì)菌移位、氧化應(yīng)激、肝臟介導(dǎo)的促炎反應(yīng)與免疫抑制以及SRLI引起的多組學(xué)模式的改變5個方面闡述SRLI發(fā)生機制的最新研究進(jìn)展，以期為全面了解SRLI的發(fā)病機制以及尋找科學(xué)的診治方法提供參考。

1 肝微循環(huán)和肝臟血流改變

外源性感染所引起的肝臟血液灌注和微循環(huán)改變是SRLI發(fā)生的重要機制之一[9]。機體在膿毒癥發(fā)生時持續(xù)處于高循環(huán)狀態(tài)，機體外周阻力減小，平均動脈壓降低，機體交感神經(jīng)系統(tǒng)興奮，導(dǎo)致心肌收縮力增強，心排血量增加[10]。膿毒癥早期因血流灌注代償，如交感神經(jīng)興奮促進(jìn)兒茶酚胺等物質(zhì)釋放，使循環(huán)血量增加，但也會減少胃腸及肝臟的血流灌注，導(dǎo)致胃腸道血容量減少，引起機體重要器官和臟器的血流重新分布，導(dǎo)致肝臟門靜脈和肝動脈血流量減少，造成肝灌注降低。膿毒癥時肝臟通過肝細(xì)胞、庫普弗細(xì)胞和肝竇內(nèi)皮細(xì)胞、星狀細(xì)胞參與機體炎癥反應(yīng)，引起肝臟血管通透性增加，微血管收縮，肝竇內(nèi)皮細(xì)胞激活并過度表達(dá)黏附分子等，導(dǎo)致肝微血管中纖維蛋白沉積、微血栓形成，引起或加重肝臟血流低灌注，造成肝臟微循環(huán)障礙，引發(fā)肝臟損傷[11]。

膿毒癥的凝血功能改變包括從亞臨床凝血激活到急性彌散性血管內(nèi)凝血。彌散性血管內(nèi)凝血的特點是廣泛的微血管血栓形成，導(dǎo)致多器官功能障礙或衰竭，繼而消耗血小板和凝血因子，最終導(dǎo)致出血[12]。膿毒癥誘發(fā)的彌散性血管內(nèi)凝血是炎癥與凝血系統(tǒng)相互作用所致的復(fù)雜病理生理過程，治療較為困難，患者預(yù)后一般較差。過去認(rèn)為，凝血機制障礙或彌散性血管內(nèi)凝血是膿毒癥晚期發(fā)生的并發(fā)癥，但近年來發(fā)現(xiàn)，凝血功能障礙參與了膿毒癥遷延發(fā)展的全過程，是影響膿毒癥發(fā)生發(fā)展及預(yù)后的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，也是提示膿毒癥患者預(yù)后不良的高危因素[13]?？鼓赡艹蔀橹委熌摱景Y的關(guān)鍵靶點，但需進(jìn)行多中心大樣本研究的驗證。

以上原因綜合起效，引起肝臟血流改變，加劇肝臟微循環(huán)障礙，這是膿毒癥早期分子層面出現(xiàn)炎癥風(fēng)暴及免疫應(yīng)答的起始因素。盡早診斷膿毒癥休克和液體復(fù)蘇是糾正這一紊亂的關(guān)鍵，探索膿毒癥早期特異性分子診斷標(biāo)志物有助于為臨床診療提供預(yù)警，改善患者預(yù)后。

2 細(xì)菌移位

細(xì)菌影響著人體的各個方面，如抵御感染、參與自體免疫，還能減弱人體對抗癌藥物的反應(yīng)。人體腸道內(nèi)細(xì)菌最多，而肝臟是細(xì)菌感染的主要部位。膿毒癥患者常伴有腸道菌群失衡以及內(nèi)毒素產(chǎn)生增加。膿毒癥所致微循環(huán)障礙常導(dǎo)致腸道黏膜發(fā)生缺血損傷，而內(nèi)毒素、細(xì)菌穿過受損的腸道黏膜后隨門靜脈侵入肝臟，損害肝臟功能，引起炎癥風(fēng)暴[14]。此外有研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)外來細(xì)菌侵入生物體內(nèi)后，絕大部分細(xì)菌留存于肝臟中，當(dāng)肝臟功能完好且感染程度較弱時，外來細(xì)菌的存在與聚集有時也是機體抗感染的機制之一；但當(dāng)機體肝功能較差或免疫力較低時，外來細(xì)菌大量繁殖，破壞機體免疫，影響患者預(yù)后[15]。肝臟中的多種細(xì)胞如庫普弗細(xì)胞、肝竇內(nèi)皮細(xì)胞、星狀細(xì)胞等具有吞噬細(xì)菌和清除菌體成分的作用。肝靜脈竇內(nèi)皮層含有大量的庫普弗細(xì)胞，該細(xì)胞具有很強的吞噬能力，其與血液中的血小板和中性粒細(xì)胞協(xié)同作用可將血液中的細(xì)菌清除。有研究發(fā)現(xiàn)，人體免疫系統(tǒng)功能正常時，門靜脈中99%的細(xì)菌經(jīng)過肝靜脈竇時會被庫普弗細(xì)胞吞噬殺滅[16]；但若感染較強肝臟不能處理時，細(xì)胞的吞噬和抗原呈遞功能受損，肝臟清除細(xì)菌的能力大大減弱，導(dǎo)致菌血癥的發(fā)生風(fēng)險增高，引起肝臟正常生理功能紊亂，破壞正常的免疫平衡，從而嚴(yán)重?fù)p害肝臟功能[17]。細(xì)菌移位與機體正常的免疫平衡是一個相互制約、相互促進(jìn)的過程，早期抗感染和提高免疫力有助于提高肝臟的解毒功能并及早建立腸道黏膜屏障，更好地提升機體免疫力，修復(fù)微循環(huán)障礙。因此，早期行腸內(nèi)滋養(yǎng)治療，改善膿毒癥患者腸道黏膜功能，可能有助于膿毒癥患者的恢復(fù)。

3 氧化應(yīng)激

膿毒癥發(fā)生時，肝臟的氧化應(yīng)激反應(yīng)增強。氧化應(yīng)激反應(yīng)在SRLI中發(fā)揮著重要作用。氧化應(yīng)激的產(chǎn)物主要是活性氧和一氧化氮[18]。膿毒癥期間，肝臟內(nèi)滯留了大量的炎癥細(xì)胞，包括中性粒細(xì)胞，而氧化應(yīng)激的產(chǎn)物可刺激中性粒細(xì)胞活化，導(dǎo)致中性粒細(xì)胞在肝臟的運動能力減弱以及感染灶遷移能力降低，加重肝臟損傷[19]。另外，肝竇內(nèi)皮細(xì)胞對于氧化應(yīng)激反應(yīng)極為敏感，活性氧和活性氮可以降低內(nèi)皮型一氧化氮合酶信使RNA的活性，導(dǎo)致肝竇內(nèi)皮細(xì)胞功能失調(diào)，從而促進(jìn)血管收縮，增加細(xì)胞間阻滯，導(dǎo)致血管通透性增加，微血栓形成率升高，進(jìn)一步加重肝臟損傷；同時膿毒癥發(fā)生時，肝臟中的誘導(dǎo)型一氧化氮合酶含量顯著上升，生成大量一氧化氮[20]。一氧化氮可通過抑制氧氣與線粒體細(xì)胞色素C結(jié)合，引起肝細(xì)胞線粒體休眠，導(dǎo)致肝細(xì)胞中線粒體損害，引起細(xì)胞色素C溢出到胞質(zhì)，從而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，加重肝臟損傷[20]。氧自由基及其引發(fā)的鏈?zhǔn)竭^氧化反應(yīng)損害了肝細(xì)胞和線粒體的膜結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步影響膜蛋白功能，干擾正常的能量代謝，進(jìn)而促進(jìn)肝損傷發(fā)生[21]。氧化應(yīng)激是膿毒癥引起肝損傷的重要機制，因此在膿毒癥的治療方案中加入抗氧化劑可能是膿毒癥的有效治療方案。

4 肝臟介導(dǎo)的促炎反應(yīng)與免疫抑制

雖然膿毒癥可由感染引起，但從病理生理角度來看，其本質(zhì)是感染因素刺激引起機體發(fā)生炎癥反應(yīng)、免疫反應(yīng)等。在膿毒癥患者體內(nèi)，炎癥反應(yīng)首先由先天免疫細(xì)胞引起，如巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞。當(dāng)肝臟被細(xì)菌或毒素攻擊后，先天性免疫細(xì)胞、肝細(xì)胞等會產(chǎn)生和釋放白細(xì)胞介素(interleukins,IL)-1、IL-6、IL-8、IL-27、一氧化氮以及腫瘤壞死因子等炎癥因子介導(dǎo)促炎反應(yīng)，促炎反應(yīng)發(fā)生的同時，為了避免炎癥反應(yīng)失衡，肝臟免疫細(xì)胞還會產(chǎn)生抗炎介質(zhì)，提升肝臟對毒物的耐受性，避免肝臟發(fā)生過度的免疫反應(yīng)，從而保護肝臟免受細(xì)菌毒素的侵害。有研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤壞死因子-α是促炎反應(yīng)中最重要的促炎性細(xì)胞因子，在炎癥反應(yīng)中可引起多種臟器的損害[22]。

IL在免疫性炎癥中發(fā)揮重要作用，其可以激活和調(diào)節(jié)包括T、B淋巴細(xì)胞等免疫細(xì)胞的增殖和分化。IL-6是巨噬細(xì)胞及其他免疫細(xì)胞產(chǎn)生的一類淋巴細(xì)胞因子，是機體抗感染免疫反應(yīng)的重要組成部分[23]。發(fā)生炎癥時，IL-6會誘導(dǎo)部分反應(yīng)蛋白合成，包括淀粉樣蛋白A和C反應(yīng)蛋白[24]。IL-6在一定程度上可起到保護肝細(xì)胞、控制炎癥擴散的作用[25]。IL-27是一種由激活的抗原呈遞細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子[26]。研究表明，IL-27既可通過促進(jìn)幼稚CD4+T細(xì)胞向Th1細(xì)胞特異譜系的早期提交而引發(fā)炎癥，同時又通過抑制Th17分化，并在分化的Th1和Th2效應(yīng)細(xì)胞中通過誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞活性而抑制炎癥，因此IL-27在炎癥的調(diào)控中發(fā)揮重要作用[27-29]。SRLI患者IL-27的表達(dá)明顯升高，且其升高水平與器官衰竭程度呈正相關(guān)，提示IL-27引起的炎癥調(diào)控失衡可能是膿毒癥患者肝損傷的致傷因素[30]。Toll樣受體通過特異性識別病原微生物參與機體免疫，其是連接機體天然免疫和特異性免疫的橋梁[31]。Toll樣受體主要依靠激活信號轉(zhuǎn)導(dǎo)介質(zhì)髓樣分化因子88和β干擾素TIR結(jié)構(gòu)域銜接蛋白，最終激活核因子κB通路和促炎性細(xì)胞因子，如IL-6、腫瘤壞死因子-α、Ⅰ型干擾素基因以及干擾素。研究發(fā)現(xiàn)，Toll樣受體作為模式識別受體，其介導(dǎo)的炎癥信號通路廣泛參與并加劇各種肝損傷的發(fā)生發(fā)展[32]。膿毒癥發(fā)生時，維持肝臟促炎和抗炎反應(yīng)之間的平衡有利于機體清除細(xì)菌、消退炎癥，幫助患者更好恢復(fù)。過度炎癥反應(yīng)易造成肝臟甚至其他重要器官損傷，從而誘發(fā)全身性炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致病死率升高。另一方面，由于大量抗炎介質(zhì)引起抗炎反應(yīng)，使機體不能有效清除細(xì)菌，并抑制脂多糖的攝取，增加了感染控制的難度，也更易引起感染再發(fā)以及腸源性感染[33]。因此，調(diào)節(jié)促炎反應(yīng)與抗炎反應(yīng)的平衡是治療膿毒癥，維持和保護重要器官功能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。肝臟內(nèi)毒素耐受等介導(dǎo)的免疫抑制，雖然可以預(yù)防膿毒癥再發(fā)以及全身性炎癥，但這也可能是重癥患者以及膿毒癥慢性期發(fā)生重癥監(jiān)護病房獲得性感染的重要誘因之一[34]。綜上，患者發(fā)生膿毒癥時，通過改善調(diào)節(jié)肝臟的促炎與抗炎反應(yīng)，提升肝臟對于細(xì)菌毒素的耐受、降低肝臟過度的免疫反應(yīng)，對于減輕膿毒癥患者不適、改善患者預(yù)后有重要意義。

5 SRLI引起的多組學(xué)模式的改變

膿毒癥患者炎癥反應(yīng)的失控和級聯(lián)放大效應(yīng)是多向、網(wǎng)狀的調(diào)控和作用過程，涉及多種分子和作用機制。在臨床中，膿毒癥發(fā)生的確切時間通常未知，SRLI早期往往較難發(fā)現(xiàn)。目前，膿毒癥及其肝損傷的發(fā)病機制尚未完全明確，涉及全身炎癥反應(yīng)、凝血、免疫功能障礙、組織損傷以及機體對侵入的病原體及其毒素所致的反應(yīng)等因素，造成機體多系統(tǒng)、多器官的病理改變，而且也存在著多種形式和水平的“譜系”改變，涉及蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)、脂質(zhì)組學(xué)等多組學(xué)的改變，依賴于多組學(xué)分析才可能發(fā)現(xiàn)膿毒癥患者宿主反應(yīng)的“進(jìn)化”特征[35]。

目前，SRLI多組學(xué)研究已經(jīng)在各個層面取得了較為顯著的進(jìn)展。首先是細(xì)胞損傷方式。膿毒癥患者存在多種形式的組織細(xì)胞和免疫細(xì)胞損傷和死亡(壞死、凋亡、焦亡)方式。在SRLI模型中，細(xì)胞凋亡是導(dǎo)致急性腎臟功能損傷的重要機制[36]。對損傷分子標(biāo)志物的檢測，有助于分析細(xì)胞損傷類型和死亡方式，以及與機體組織、免疫細(xì)胞功能障礙的關(guān)系。其次，微RNA作為一種非編碼RNA，通過互補結(jié)合靶信使RNA抑制翻譯、調(diào)節(jié)基因表達(dá)，在膿毒癥肝損傷中發(fā)揮重要作用。微RNA既可以被動也可主動地釋放到血液循環(huán)中，特異性循環(huán)微RNA與感染和膿毒癥的發(fā)生相關(guān)[37]。在SRLI患者中，細(xì)胞代謝產(chǎn)物的變化、細(xì)胞因子及其基因多態(tài)性可為更好地理解SRLI的發(fā)生機制提供新視角，為更加有效的診斷和治療提供可能性[38]。

隨著人類基因組計劃的實施和推進(jìn)，生命科學(xué)研究已進(jìn)入了后基因組時代。生命科學(xué)研究已從以基因組學(xué)為主要研究對象，轉(zhuǎn)移到了關(guān)注生物體內(nèi)其他特征物質(zhì)的研究?；谏飿?biāo)志物的檢測，對急重癥膿毒癥患者的快速床邊診斷和后繼疾病管理有明確價值。使用多“組學(xué)”(至少兩個“組學(xué)”變量的關(guān)聯(lián)：基因組、脂質(zhì)組、蛋白質(zhì)組或代謝組)可加深對SRLI病理生理過程的理解，有助于尋找藥物治療靶標(biāo)。

6 結(jié) 語

膿毒癥會引起肝損害，而肝臟損害又導(dǎo)致肝臟功能受到抑制，從而加劇膿毒癥的癥狀。SRLI的相關(guān)發(fā)病機制及其可能引起的機體多組學(xué)改變包括感染引起肝臟血液灌流和微循環(huán)改變、肝臟特殊結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致的細(xì)菌移位、膿毒癥引起肝臟氧化應(yīng)激反應(yīng)增強以及肝臟所介導(dǎo)的促炎和免疫反應(yīng)等。通過對SRLI發(fā)病機制的研究，可以指導(dǎo)臨床治療以及改善患者預(yù)后。目前臨床仍缺乏關(guān)于SRLI的診斷標(biāo)準(zhǔn)和評估方法，未來還需對SRLI的病理生理機制進(jìn)行進(jìn)一步的研究，探索SRLI的診斷標(biāo)準(zhǔn)和評估方法，尋找有效的治療方法。