免疫損傷在慢加急性肝衰竭發(fā)病機制中的作用*

梅夢如 盧昌林 劉美燕 劉志芳 黃小桃 陳炳東 顏耿杰 林 鏞 龍富立

廣西中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院(廣西中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院) (廣西 南寧, 530023)

目前全球醫(yī)學(xué)界對慢加急性肝衰竭(ACLF) 的定義尚未完全統(tǒng)一?！陡嗡ソ咴\治指南(2018年版)》指出,ACLF是由于各種因素所導(dǎo)致的慢性肝病患者肝功能水平急劇降低的急性肝衰竭綜合征,可合并多種并發(fā)癥如肝性腦病、腹水、感染、電解質(zhì)紊亂、肝腎綜合征等,甚至由此引發(fā)肝外器官功能衰竭。其病情兇險、病程進展迅速,短期死亡率較高,如無法及早進行肝移植,其死亡率將超過70%[1]。究其原因,主要由于本病的發(fā)病機制仍未得到完全明晰。目前關(guān)于ACLF發(fā)病機制的闡釋,學(xué)術(shù)界比較關(guān)注的有“系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)假說”和“二次打擊學(xué)說”等說法?；诓《靖腥?、急性酒精性肝炎等相關(guān)因素所造成的系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)綜合征(SIRS),學(xué)術(shù)界提出“系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)假說”來解釋ACLF的發(fā)生機制[2]。另外,以免疫炎癥損傷為主導(dǎo)的“二次打擊學(xué)說”也被大多數(shù)學(xué)者所認(rèn)可,即肝細(xì)胞在肝炎病毒(主要為HBV)再激活復(fù)制、活動性酒精性肝炎以及其他多種因素聯(lián)合作用下受損,進而產(chǎn)生變性壞死,并釋放出大量的炎性分解產(chǎn)物,當(dāng)此產(chǎn)物大量入血后,而機體相應(yīng)的抗炎機制未作出有效應(yīng)答,導(dǎo)致過度的免疫反應(yīng),以此對肝臟產(chǎn)生“二次打擊”,進而引發(fā)全身性炎癥反應(yīng)綜合征,最終促使肝衰竭的發(fā)生[3]。兩種說法都凸顯了免疫炎癥損傷在ACLF發(fā)病機制中的重要地位?，F(xiàn)本文就免疫炎癥損傷相關(guān)的CD4+T淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞的極化和細(xì)菌感染等在ACLF發(fā)生機制中的作用進行綜述。

1 免疫炎癥損傷相關(guān)炎癥細(xì)胞及因子

1.1 致炎因子DAMPs和PAMPs及其相關(guān)分子 ACLF炎癥損傷反應(yīng)進行時,機體內(nèi)天然模式識別受體(PRRs)特異性識別致炎因子病原相關(guān)分子模式(PAMPs)后,并誘導(dǎo)對細(xì)菌及其他病原微生物等產(chǎn)生炎癥反應(yīng)[4]。ACLF發(fā)生時,由于多種因素發(fā)生作用,免疫細(xì)胞及相應(yīng)的炎癥細(xì)胞因子通路被激活,機體組織因此受損進而產(chǎn)生損傷相關(guān)分子模式(DAMPs)分子和其他炎癥因子,PRRs如[Toll-樣受體(TLR)4、TLR2、 嘌呤受體等])特異性識別PAMPs分子上相關(guān)配體,使得免疫細(xì)胞更加表現(xiàn)為促炎表型,并分解出細(xì)胞因子以及趨化因子,機體炎癥信號因此被啟動,進而產(chǎn)生持續(xù)的炎癥亢進反應(yīng)[5]。近年來白細(xì)胞介素-1(IL-1)家族成員的功能與ACLF發(fā)生的關(guān)系受到越來越多的關(guān)注,并且研究最多的兩個成員,即IL-33和IL-1α,除了作為經(jīng)典細(xì)胞因子的功能外,IL-33和IL-1α還是DAMP過程的一部分,是提示細(xì)胞損傷的早期預(yù)警信號[6]。IL-33刺激免疫系統(tǒng)通過其受體ST2對病毒入侵作出反應(yīng),趨化免疫細(xì)胞浸潤到肝臟,增加細(xì)胞因子的分泌,并對肝細(xì)胞造成毒性損傷,而ST2缺陷小鼠發(fā)展為更嚴(yán)重的肝炎和更多的肝臟炎癥細(xì)胞浸潤,表明IL-33/ST2軸在ACLF中可能具有治療潛力[7]。IL-1α在細(xì)胞損傷或凋亡期間,從經(jīng)歷TNF誘導(dǎo)的壞死性死亡的巨噬細(xì)胞或凋亡體中,通過RIPK3/半胱天冬酶-8細(xì)胞凋亡信號轉(zhuǎn)導(dǎo)以半胱天冬酶-1依賴性方式釋放,觸發(fā)炎癥反應(yīng)[8]。Monteiro等[9]通過研究證實了ACLF在代償性肝硬化中的發(fā)展與IL-1α和IL-1β的增加有關(guān)。

1.2 CD4+T淋巴細(xì)胞及其相關(guān)因子 CD4陽性T淋巴細(xì)胞(CD4+T),又可稱輔助性T淋巴細(xì)胞,其作用是輔助CD8+T淋巴細(xì)胞消滅機體內(nèi)病毒、細(xì)菌等有害病原微生物,是人體免疫系統(tǒng)中不可缺少的免疫細(xì)胞,參與機體體液免疫,同時也具有免疫抑制作用。研究證明,CD4+T 淋巴細(xì)胞參與的免疫炎癥損傷在HBV-ACLF 的發(fā)生機制中發(fā)揮至關(guān)重要的作用[10]。CD4+T中主要有兩大類細(xì)胞參與炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié),第一類為調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg),其通過分泌白細(xì)胞介素-10( IL-10)以及轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)等多種抗炎因子從而減輕機體內(nèi)的炎癥反應(yīng);第二類則是輔助T細(xì)胞17(Th17),其通過分泌白細(xì)胞介素-17A(IL-17A)、白細(xì)胞介素-23( IL-23)以及腫瘤壞死因子-α(TNF-α)等多種促炎因子來促進炎癥反應(yīng)的表達從而使炎癥反應(yīng)加劇。研究表明在ACLF的發(fā)生機制中,Treg和Th17細(xì)胞為最主要的 T 細(xì)胞亞群之一[11,12]。研究發(fā)現(xiàn),對于HBV-ACLF的發(fā)生,Treg與Th17扮演了重要角色,Th17/Treg越大,ACLF患者的生存率越低,相反Th17/Treg比值越小,則其生存率越高[13]。文獻表明,HBV-ACLF 患者體內(nèi)的Th17、Th22、IL-22以及IL-17值與健康人群相比升高[14],而Th1水平與健康人群相比則降低,且IL-22值與ACLF病死率呈正相關(guān)。由此表明,CD4+T淋巴細(xì)胞亞群介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)在ACLF發(fā)病中有著重要作用。此外,通過肝內(nèi)外損傷因素的共同干預(yù),CD4+T和CD8+T淋巴細(xì)胞由此分泌大量炎性介質(zhì),致使機體免疫應(yīng)答機制產(chǎn)生過度亢進表現(xiàn),進而肝細(xì)胞發(fā)生損傷甚至變性壞死,隨著抗炎介質(zhì)的過度入血,引發(fā)機體代償性抗炎反應(yīng)綜合征,使機體向抑炎方向發(fā)展,從而增加感染的易感性[15],由此導(dǎo)致嚴(yán)重的內(nèi)毒素血癥和全身多器官功能衰竭,進而引起系列嚴(yán)重并發(fā)癥,進一步加重病情的進展。

1.3 巨噬細(xì)胞及其相關(guān)因子 近年來,關(guān)于巨噬細(xì)胞極化的相關(guān)研究逐漸深入,有研究證實肝臟巨噬細(xì)胞是急性肝損傷發(fā)生機制的核心。肝臟巨噬細(xì)胞(Kupffer細(xì)胞)是肝臟應(yīng)對各種免疫病原體的第一道屏障,具有很強的可塑性,參與肝臟免疫活動的發(fā)展過程,是肝臟免疫系統(tǒng)的重要組成部分。根據(jù)肝臟內(nèi)免疫微環(huán)境穩(wěn)態(tài)的改變,Kupffer細(xì)胞表現(xiàn)出促炎M1型和抑炎M2型兩種相反的極化狀態(tài),二者的穩(wěn)態(tài)共同調(diào)控肝臟炎癥反應(yīng),其平衡傾向決定了炎癥是繼續(xù)進展還是可逆恢復(fù)。Kupffer細(xì)胞M1型主要由脂多糖(LPS)單獨或與γ干擾素(IFN-γ)和TNF-α等協(xié)同活化,分泌IL-1β、IL-6和CD86等促炎因子;而由M2型巨噬細(xì)胞誘導(dǎo)活化的IL-10、IL-4及轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)等,分泌表達CD206、Arg1、IL-10 等抑炎因子[16]。ACLF 發(fā)生后,由于免疫系統(tǒng)過度應(yīng)答,以致變性的巨噬細(xì)胞釋放大量的促炎因子以及趨化因子,從而使疾病向促炎M1型極化,并經(jīng)過反復(fù)的級聯(lián)反應(yīng),機體內(nèi)免疫微環(huán)境穩(wěn)態(tài)嚴(yán)重破壞,從而造成全身炎癥反應(yīng)綜合征,產(chǎn)生細(xì)胞因子風(fēng)暴,促使ACLF 病程加劇惡化[17]。在一項急性肝損傷模型中,精胺通過促進肝臟巨噬細(xì)胞從M1向M2方向極化,抑制促炎因子TNF-α和IL-1β等的表達,促進抗炎因子IL-10表達,能有效減輕急性肝損傷[18]。譚年花等[19]研究表明,赤芍、附片可以促進肝臟巨噬細(xì)胞向M2型極化,并且能夠抑制其向M1方向極化,減輕肝衰竭過程中的炎癥反應(yīng)。ACLF發(fā)病始終都受M1/M2型巨噬細(xì)胞極化平衡的調(diào)控,并且其極化平衡狀態(tài)是ACLF炎癥級聯(lián)反應(yīng)中的重要環(huán)節(jié),影響病程的發(fā)展及預(yù)后[20]。肝衰竭的發(fā)生演變過程中,宿主經(jīng)受兩種不同的調(diào)節(jié)作用,第一種為病程早、中期階段病毒介導(dǎo)的炎癥反應(yīng),第二種則為病程晚期階段細(xì)菌LPS介導(dǎo)的炎癥反應(yīng),當(dāng)ACLF病程進一步加劇,宿主在經(jīng)受以上兩種調(diào)節(jié)作用后,其自身免疫防御系統(tǒng)嚴(yán)重受損,免疫功能受到抑制,免疫功能紊亂,使機體不但對細(xì)菌感染率升高,對病原微生物的易感性也升高,表現(xiàn)為免疫炎癥損傷,并產(chǎn)生一系列嚴(yán)重并發(fā)癥[21]。由此表明,巨噬細(xì)胞極化在疾病發(fā)展過程中產(chǎn)生了重要作用。持續(xù)進行的炎癥反應(yīng)及免疫反應(yīng)失衡是肝衰竭發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵病理環(huán)節(jié),肝衰竭“細(xì)胞因子風(fēng)暴”效應(yīng)中的Kupffer細(xì)胞,在肝衰竭整個發(fā)病過程中產(chǎn)生了重要作用[22]。

1.4 細(xì)菌感染 大量研究表明,細(xì)菌感染既是ACLF發(fā)生發(fā)展的重要因素,也是ACLF常見并發(fā)癥,同時也可作為影響ACLF預(yù)后的獨立因素,細(xì)菌感染明顯提高患者的死亡率[23]。自發(fā)性細(xì)菌性腹膜炎是ACLF發(fā)生率最高的感染;其次是繼發(fā)型腹膜炎、尿路感染、自發(fā)性及繼發(fā)性菌血癥等[24]。在此過程中,PAMPs(如LPS和細(xì)菌DNA等)及DAMPs大量存在,并通過PRRs特異性識別PAMPs,釋放過量的炎癥細(xì)胞因子如IL-6、IL-8、IL-10、IFNγ等[25],過度激活體內(nèi)固有免疫系統(tǒng),免疫反應(yīng)過度應(yīng)答致使炎癥因子水平釋放增加,導(dǎo)致炎癥因子風(fēng)暴。當(dāng)“炎癥因子風(fēng)暴”發(fā)生后,宿主免疫功能異常,增加機體感染的易感性,從而進一步加重機體炎癥反應(yīng),在此過程中大量炎性介質(zhì)瀑布樣釋放入血,而機體相應(yīng)的抗炎機制并未作出有效應(yīng)答,最終導(dǎo)致全身性炎癥反應(yīng)綜合征,甚至多種嚴(yán)重并發(fā)癥。另外PAMPs和DAMPs引發(fā)的全身性炎癥反應(yīng)綜合征和機體的氧化應(yīng)激反應(yīng),也可引起免疫介導(dǎo)的組織破壞和器官受損。同時,細(xì)菌感染、上消化道出血等肝外損傷因素通過PAMPs引起免疫功能紊亂(免疫過度激活)、抗炎-促炎水平失衡誘導(dǎo)全身性炎癥反應(yīng)綜合征和細(xì)胞因子風(fēng)暴的發(fā)生,導(dǎo)致ACLF的發(fā)病,并最終引起多器官發(fā)生衰竭,造成患者的死亡[26]。此外,由于ACLF晚期患者腸黏膜損傷,患者體內(nèi)的腸道機械屏障、免疫屏障、生物以及化學(xué)等屏障受損,此時患者易出現(xiàn)“腸泄漏”和“免疫麻痹”現(xiàn)象。目前關(guān)于ACLF發(fā)病中細(xì)菌感染機制的研究主要包括以下:①腸道菌群移位;腸道菌群在維持腸道內(nèi)微生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定中扮演著至關(guān)重要的角色。近幾年,國內(nèi)外多項研究表明腸道細(xì)菌移位是引起ACLF的重要因素。腸道的微環(huán)境免疫系統(tǒng)通過腸-肝軸影響免疫引起的的肝損傷,腸道微生態(tài)穩(wěn)態(tài)失衡與肝衰竭發(fā)病機制相關(guān),疫病原微生物組成的菌落失衡與肝臟病變嚴(yán)重程度密切相關(guān)[27]。侯藝鑫等[28]發(fā)現(xiàn) HBV - ACLF 患者腸道菌群結(jié)構(gòu)的豐度和種類較正常人群顯著下降,潛在致病菌表現(xiàn)為逐漸上升,而潛在有益菌則表現(xiàn)為逐漸降低,二者的倒置可能造成腸道菌群的紊亂甚至移位,移位的腸道菌群或許增加了機體感染易感性并且導(dǎo)致炎癥過度激活,故腸道菌群移位在HBV-ACLF的發(fā)病機制中扮演著重要角色。如何維持腸道微生態(tài)的穩(wěn)態(tài),保持腸道菌群的生理特性,或許會成為阻斷ACLF發(fā)展的有力措施。②免疫逃逸;有實驗研究表明,ACLF宿主機體內(nèi)存在免疫逃逸現(xiàn)象,宿主免疫功能下降,這使得患者感染的風(fēng)險增大。

2 其他相關(guān)細(xì)胞及其因子

2.1 髓樣細(xì)胞觸發(fā)受體2(TREM-2) TREM-2是一種跨膜糖蛋白,為近年來新發(fā)現(xiàn)的免疫球蛋白超家族一員,在機體天然性免疫和適應(yīng)性免疫過程中發(fā)揮重要作用,可負(fù)向調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答和炎癥反應(yīng)。在肝細(xì)胞損傷過程中,肝損傷部分可通過負(fù)向調(diào)節(jié)TLR信號傳導(dǎo)影響肝臟炎癥,在免疫炎癥反應(yīng)中發(fā)揮著重要作用[29,30]。柳梅等[31]研究結(jié)果顯示,當(dāng)TREM-2水平升高,與宿主預(yù)后不良有關(guān),其高表達是宿主的一種自我保護表現(xiàn),且同時反映肝臟炎癥損傷較重,提示臨床預(yù)后較差。近年來,多項研究報道顯示TREM-2具有抑炎作用,陳思霖[32]研究指出,在ACLF患者中,TREM-2或許通過負(fù)向調(diào)節(jié)促炎細(xì)胞因子IL-6、IL-8的分泌并參與HBV-ACLF的發(fā)生發(fā)展過程,且能抑制肝臟的炎癥反應(yīng),改善患者肝功能。Perugorria等[33]發(fā)現(xiàn),在小鼠和人類肝損傷過程中升高TREM-2的水平,能夠有效的抑制肝臟炎癥損傷,這一過程似乎與其在炎癥期間的負(fù)調(diào)節(jié)作用相關(guān),且他們的研究表明,TREM-2可能是促進肝損傷期間炎癥消退和預(yù)防實質(zhì)細(xì)胞死亡的有吸引力的靶點。但目前其在肝損傷及ACLF發(fā)病中的作用機制尚未明晰。

2.2 血小板 肝病患者易伴發(fā)脾功能亢進,且后期免疫紊亂,免疫失衡和脾臟的滯留破壞,致使血小板破壞增多,在慢性肝臟疾病患者中,血小板計數(shù)<150×109/L的患者甚至可達76%[34];研究表明,中性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞比值(NLR)以及血小板與淋巴細(xì)胞比值(PLR)的水平能夠反應(yīng)宿主炎癥反應(yīng)的程度[35]。韓才均等[36]研究表明NLR和PLR是預(yù)測HBV-ACLF患者預(yù)后不良的評估因素。體現(xiàn)血小板活化能力和預(yù)測血小板功能的生物學(xué)指標(biāo)為平均血小板體積(MPV),HBV-ACLF患者中的MPV水平增加是血小板參與ACLF發(fā)生發(fā)展的體現(xiàn),是連接其發(fā)病機制的重要媒介。Bernsmeier等[37]指出,血小板可分泌多種生長因子,這些生長因子能夠促進肝細(xì)胞的再生,而血小板計數(shù)減少能加重肝臟的破壞,導(dǎo)致慢性肝病、肝硬化的進展。其在ACLF發(fā)病中扮演的角色或許可成為阻斷肝衰竭疾病進展的新視角和新思路,但其具體發(fā)生機制仍不明確,有待深入研究探討。

3 展望

總之,ACLF是臨床常見的內(nèi)科危重癥之一,其病情進展快,短期死亡率高,救治難度大。充分明晰其發(fā)病機制、阻斷病程進展、降低患者死亡率是當(dāng)前亟待解決的難點和熱點。免疫炎癥損傷、巨噬細(xì)胞極化和細(xì)菌感染等均參與了ACLF的發(fā)生發(fā)展過程,與本病的發(fā)病機制密切相關(guān),下一步可以從上述思路著手深入探討ACLF的發(fā)病機制,力求為肝衰竭免疫系統(tǒng)重建及炎癥損傷的控制提供新的研究方向和新思路,尋找其阻斷病程進展的有效通路及靶點,為本病的新藥研發(fā)提供前期研究基礎(chǔ)。