肝衰竭發(fā)生過(guò)程中的三重打擊學(xué)說(shuō)

1、肝衰竭發(fā)生機(jī)制中的三重打擊免疫損傷、缺血缺氧和內(nèi)毒素血癥中山大學(xué)附屬第三醫(yī)院葉一農(nóng) 高志良肝衰竭是多種因素共同作用下的結(jié)果，因此其發(fā)生機(jī)制十分復(fù)雜，一直是研究的熱點(diǎn)。在肝衰竭發(fā)生發(fā)展的過(guò)程中，最核心的事件是大量的肝細(xì)胞死亡。但是在其肝組織病理片中，除了可見(jiàn)大量的肝細(xì)胞死亡，還可以見(jiàn)到另外兩種典型的重要改變：炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)與微循環(huán)障礙。免疫損傷、缺血缺氧損傷和內(nèi)毒素血癥損傷，無(wú)疑都在肝衰竭發(fā)生發(fā)展的過(guò)程中所起到了的重要作用：首先，病毒、藥物、肝毒性物質(zhì)等病因，誘發(fā)免疫損傷，直接導(dǎo)致肝細(xì)胞死亡；免疫損傷以及局部肝細(xì)胞的死亡介導(dǎo)了局部炎癥反應(yīng)。第二步， 局部炎癥反應(yīng)是一個(gè)重要的節(jié)點(diǎn)， 一方面導(dǎo)致了微循

2、環(huán)障礙，造成了缺血缺氧性損傷，另一方面在誘發(fā)內(nèi)毒素血癥中也起到關(guān)鍵作用。第三步，缺血缺氧性損傷既能夠直接導(dǎo)致肝細(xì)胞死亡，也能夠促進(jìn)內(nèi)毒素血癥的發(fā)生。最后， 肝臟解毒能力的降低、腸道屏障功能的障礙、 免疫抑制等等，促進(jìn)了內(nèi)毒素血癥的發(fā)生，內(nèi)毒素血癥加速了肝細(xì)胞的死亡。因此， 從肝細(xì)胞大量死亡這個(gè)角度看，肝組織在肝衰竭發(fā)生過(guò)程中依次經(jīng)受了免疫損傷、缺血缺氧和內(nèi)毒素血癥等的三重致死性打擊。本文以HBV!致的肝衰竭為例，討論這三個(gè)損傷性環(huán)節(jié)對(duì)肝衰竭患者的三重打擊效應(yīng)。1 第一重打擊免疫損傷如果缺少免疫因素的作用，HBVt肝細(xì)胞中的復(fù)制，即使是活躍的、大量復(fù)制狀態(tài)，也不會(huì)導(dǎo)致大范圍、嚴(yán)重的肝細(xì)胞死亡。免

3、疫反應(yīng)造成的損傷，在肝衰竭的發(fā)生中起著至關(guān)重要的作用。病毒性肝炎引起的免疫損傷以細(xì)胞免疫為主，以體液免疫為輔。而細(xì)胞免疫過(guò)程的主要環(huán)節(jié)細(xì)胞包括：DC細(xì)胞與Kuffer細(xì)胞（本文將重點(diǎn)討論DC細(xì)胞）、CTL細(xì)胞、NK/NKT細(xì)胞等。其主要過(guò)程為：DC細(xì) 胞將抗原遞呈給TH1細(xì)胞；誘導(dǎo)過(guò)的淋巴細(xì)胞被肝細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子特異性的 吸引至肝內(nèi)；病毒特異性CTL通過(guò)Fas或穿孔素介導(dǎo)的（凋亡）機(jī)制直接“殺死” 受染肝細(xì)胞，或通過(guò)抗病毒因子“治愈”受染肝細(xì)胞；誘導(dǎo)過(guò)的NK/NKT細(xì)胞也 能夠致死受染肝細(xì)胞。主要環(huán)節(jié)如下：1.1 抗原遞呈肝內(nèi)漿細(xì)胞樣DC細(xì)胞(pDCS和髓細(xì)胞樣DC細(xì)胞(mDCS的數(shù)量，在肝

4、衰 竭時(shí)明顯高于未發(fā)生肝衰竭時(shí)；肝內(nèi)的pDCS為生的IFN-a與產(chǎn)生IL-12、IL-10有關(guān)；循環(huán)pDCs產(chǎn)生IFN-a的能力下降，程度與病情嚴(yán)重性有關(guān)10提示在發(fā) 生HBV1關(guān)的慢加急性肝衰竭時(shí)，血循環(huán)中的DC細(xì)胞富集到肝臟，并被激活。DC細(xì)胞激活后，抗原遞呈作用明顯加強(qiáng)，促使機(jī)體的免疫反應(yīng)進(jìn)入激進(jìn)狀態(tài)。1.2 直接損傷效應(yīng)細(xì)胞的活化此類(lèi)細(xì)胞包含T、NK和NKTffl胞等。在消除受病毒感染的肝細(xì)胞過(guò)程中，由CTL細(xì)胞、NK細(xì)胞和NKT細(xì)胞造成、Fas介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡起到了主要作用。T細(xì)胞的損傷效應(yīng)主要過(guò)程：首先抗原特異性的CTL介導(dǎo)HBV感染肝細(xì)胞凋亡(通過(guò)穿孔素/顆粒酶系統(tǒng)、Fas/Fas

5、配體系統(tǒng)或TNF/TNFg體系統(tǒng)等路徑)； 隨后， 在數(shù)小時(shí)內(nèi)抗原非特異性淋巴細(xì)胞和中性粒細(xì)胞擴(kuò)增聚集形成炎性灶；最后，CTL分泌IFN- T ,激活肝內(nèi)巨噬細(xì)胞并導(dǎo)致遲發(fā)性超敏反應(yīng)，從而造成肝臟進(jìn)一步的損傷。而NK細(xì)胞和NKT細(xì)胞表面表達(dá)FasL,激活后可以釋放Fas、TNF相關(guān)凋亡 誘導(dǎo)配體(TNF-related apoptosis-inducing ligand , TRAIL.)和 IFN- 丫(正 調(diào)節(jié)Fas、TRAIL的釋放),導(dǎo)致死亡受體介導(dǎo)的肝細(xì)胞凋亡。 研究提示在病毒性 肝炎過(guò)程中，NK細(xì)胞和NKT細(xì)胞的作用是導(dǎo)致肝細(xì)胞大量死亡的一個(gè)相當(dāng)重要 的因素2 。1.3 靶細(xì)胞自身

6、的相關(guān)變化程序性死亡受體1( programmed death 1 ， PD-1) /程序性死亡受體配體(programmed death ligand , PD-L)在調(diào)節(jié)免疫，抑制潛在的有害或過(guò)度激活的 T 細(xì)胞中起重要作用?；罨?T 細(xì)胞及病毒感染，均能夠增強(qiáng)原代培養(yǎng)的人肝細(xì)胞中PD-L1的表達(dá)。急性肝衰竭患者的外周血 HBV特異性CD8+ T細(xì)胞表達(dá) PD-1的強(qiáng)度相對(duì)降低，缺乏 PD-1表達(dá)將會(huì)失去對(duì)T細(xì)胞反應(yīng)過(guò)強(qiáng)的控制能力。 最終 PD-1/PD-L 抑制系統(tǒng)崩潰，能夠誘發(fā)和加速肝衰竭3， 4。1.4 自身抗體在肝衰竭尤其是急性亞急性肝衰竭的發(fā)生過(guò)程中，自身抗體相關(guān)的體液免疫性損

7、傷也是存在的。例如采用較為敏感的檢測(cè)方法進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，非對(duì)乙酰氨基酚所致藥物性肝炎、HBV所致肝炎、原因不明的急性肝炎等數(shù)種不同原因?qū)е碌募毙愿嗡ソ咭财毡榇嬖谧陨砜贵w吸收的增多與肝臟滅活內(nèi)毒素的減少兩大方面的因素。腸源性?xún)?nèi)毒素血癥誘導(dǎo)炎 ，且這些自身抗體以可溶性肝抗原抗體為主。1.5 細(xì)胞因子的變化細(xì)胞因子不僅是肝細(xì)胞壞死過(guò)程的主要因素，還與肝衰竭時(shí)肝細(xì)胞再生抑制有關(guān)。目前已證實(shí)與肝衰竭發(fā)生有重要關(guān)系的細(xì)胞因子包括：TNF-a、IFN-丫、IL-1 和 IL-6 等。高水平的TNF-a可以誘導(dǎo)肝細(xì)胞凋亡與壞死，是造成肝細(xì)胞損傷的主要因 子。血中TNF-a水平明顯升高，肝細(xì)胞 TNF-a受體1

8、(TNFR1粒度表達(dá)，均與肝 衰竭患者的死亡風(fēng)險(xiǎn)增加直接相關(guān)。IFN - 丫由NK細(xì)胞和活化的T淋巴細(xì)胞生 產(chǎn)，具有誘導(dǎo)MHC I類(lèi)抗原和MHC II類(lèi)抗原的表達(dá)、刺激TNF -a產(chǎn)生的重要 作用。眾多的研究已經(jīng)證實(shí)血清IL-6 水平與肝細(xì)胞壞死程度相關(guān)，并且它在肝細(xì)胞壞死區(qū)內(nèi)的表達(dá)增強(qiáng)。更有學(xué)者認(rèn)為，循環(huán)中的IL-6 水平可反映急性/亞急性肝衰竭的病情嚴(yán)重程度。1.6 肝衰竭時(shí)免疫狀態(tài)的動(dòng)態(tài)變化觀(guān)察發(fā)現(xiàn)6早期慢加急性肝衰竭(ACLF的單核細(xì)胞釋放以TNF-a、IL- 6 增高為主，而晚期A(yíng)CLF單核細(xì)胞炎癥因子分泌功能下降，抗炎因子 IL-10分泌 增強(qiáng)；ACLF%期HLA- DR表達(dá)低于A(yíng)

9、CLF早期，后者又低于慢性肝炎及肝硬化患 者；ACLF早晚期及肝硬化患者單核細(xì)胞內(nèi)毒素受體 TLR-4表達(dá)均高于健康對(duì)照 組。提示ACLF早期以炎癥反應(yīng)為主，在向晚期進(jìn)展的過(guò)程中，出現(xiàn)抗炎反應(yīng)明 顯增強(qiáng)的現(xiàn)象。臨床可以觀(guān)察：在肝衰竭的不同時(shí)期，免疫增強(qiáng)或者免疫抑制治療的效果是不同的。 早期往往需要使用糖皮質(zhì)激素類(lèi)藥物抑制相關(guān)的免疫反應(yīng)，中晚期往往需要給予免疫增強(qiáng)劑來(lái)提高機(jī)體的免疫狀態(tài)。這種現(xiàn)象反映了肝衰竭時(shí)機(jī)體免疫狀態(tài)存在一種動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。 第二重打擊缺血缺氧性損傷肝衰竭時(shí)，肝組織出現(xiàn)亞大塊狀、大塊狀壞死，以及廣泛出現(xiàn)的肝內(nèi)炎癥反應(yīng)，造成了微血管的栓塞、肝血竇的結(jié)構(gòu)破壞等，引起了明顯的肝灌流障

10、礙。同時(shí)，由于肝臟代謝旺盛，為高需氧組織器官，因而對(duì)缺血缺氧性損傷極為敏感。缺血缺氧以及再灌流損傷(ischemia-repefusion injury , IR)的通過(guò)多個(gè)環(huán)節(jié)致使肝細(xì)胞壞死或凋亡：缺血缺氧以及IR 誘導(dǎo)大量的線(xiàn)粒體途經(jīng)凋亡等；局部代謝廢物、門(mén)脈血毒素等直接造成的細(xì)胞損傷與壞死等；氧自由基、炎癥因子等造成的細(xì)胞損傷與壞死，以及通過(guò)死亡受體途經(jīng)的凋亡等。研究發(fā)現(xiàn)進(jìn)展為致死性肝衰竭者的 LDH高與降低，與存活者比較均出現(xiàn)延 遲，表現(xiàn)為ALT/LDH指標(biāo)的降低，提示肝衰竭過(guò)程中存在肝細(xì)胞普遍缺氧現(xiàn)象7 < 近期另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn) 第三重打擊內(nèi)毒素血癥損傷肝臟是體內(nèi)清除內(nèi)毒素和解毒

11、的主要臟器, 也是遭受內(nèi)毒素攻擊的首要器 官。腸源性?xún)?nèi)毒素血癥是機(jī)體承受的第三重嚴(yán)重打擊，其產(chǎn)生在于內(nèi)毒素產(chǎn)生和 * 性介質(zhì) / 細(xì)胞因子，后者介導(dǎo)肝細(xì)胞死亡或凋亡。內(nèi)毒素血癥還可以通過(guò)引起肝 微循環(huán)障礙途經(jīng)，導(dǎo)致或促進(jìn)肝細(xì)胞的大量死亡。內(nèi)毒素通過(guò)與脂多糖結(jié)合蛋白 結(jié)合發(fā)揮作用，經(jīng)由CD14-TLR4NF- k BTNF-a信號(hào)通路誘導(dǎo)凋亡。如果 敲除小鼠的脂多糖結(jié)合蛋白基因，那么當(dāng)給予小鼠嚴(yán)重肝損傷性?xún)?nèi)毒素刺激時(shí)，內(nèi)毒素的損傷效應(yīng)明顯減弱9。如果阻斷TNF-a通路，也能夠阻斷內(nèi)毒素介導(dǎo)的 肝細(xì)胞死亡。內(nèi)毒素脂多糖刺激肝組織后，肝組織分泌TNF-a、IL-1、IL-10 ，缺血性損傷發(fā)生后早期

12、的細(xì)胞因子基因表達(dá)增強(qiáng)，然后逐漸降低。再灌注后，細(xì)胞因子基因表達(dá)再次增強(qiáng)，并于再灌注4 小時(shí)達(dá)到高峰；早期的細(xì)胞因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子1( suppressor of cytokine signaling-1 ，SOCS1、SOCS3曾力口，然后逐漸降低；再灌注后，SOCS1 SOCS3!次增多，再灌 注4小時(shí)達(dá)到高峰。SOCSM SOCS墟夠通過(guò)負(fù)反饋調(diào)節(jié)JAK-STAT信號(hào)系統(tǒng)， 限制細(xì)胞因子的表達(dá)強(qiáng)度，而IL-6是舊后SOCS1 SOCS3勺根本誘導(dǎo)物。研究 同時(shí)也提示了高IL-6 水平與肝損傷嚴(yán)重程度存在相關(guān)性、IR 介導(dǎo)的肝損傷存在明顯的時(shí)相動(dòng)態(tài)變化。臨床也同樣表明，在肝衰竭的特定階段

13、，改善微循環(huán)的治療對(duì)緩解肝損傷也有明顯的作用。等增多，這些因子可以誘導(dǎo)肝細(xì)胞死亡?？偟恼f(shuō)來(lái)，內(nèi)毒素打擊的機(jī)制在于多方面：（ 1） 降低肝臟腺苷酸和ATP/ ADP值，使能量代謝發(fā)生障礙；（ 2）下調(diào)巨噬細(xì)胞表面的清道夫受體的表達(dá)，降低巨噬細(xì)胞的吞噬功能, 致使內(nèi)毒素滯留于體內(nèi)，導(dǎo)致肝臟發(fā)生微循環(huán)障礙；（ 3） 和LBP 形成復(fù)合物與巨噬細(xì)胞表面受體（CD14） 結(jié)合，使后者釋放各種肝損傷因子和細(xì)胞因子；（ 4）誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞向肝內(nèi)聚集，并激活中性粒細(xì)胞；（ 5）上調(diào)共刺激因子CD80與CD86在肝細(xì)胞表面表達(dá)，參與導(dǎo)致大塊肝細(xì)胞壞死的炎癥過(guò)程； （ 6）作用于肝竇內(nèi)皮細(xì)胞及微血管，引起肝微循環(huán)

14、障礙，導(dǎo)致缺血缺氧性損傷。4 三重打擊學(xué)說(shuō)與肝衰竭的治療策略臨床觀(guān)察提示肝衰竭的發(fā)生發(fā)展過(guò)程存在4 個(gè)時(shí)相： 上升前期、上升期、 平臺(tái)期、恢復(fù)期。其中，在肝衰竭的上升前期機(jī)體承受的打擊以免疫損傷為主；在肝衰竭的上升期的初期階段，機(jī)體承受的打擊以免疫損傷加缺血缺氧性損傷為主； 在肝衰竭的上升期的中后期階段，內(nèi)毒素血癥也開(kāi)始參與對(duì)機(jī)體的沉重打擊；在肝衰竭的平臺(tái)期的中后期階段以及恢復(fù)期的早期，機(jī)體處于免疫抑制狀態(tài)，主要承受來(lái)自?xún)?nèi)毒素血癥的壓力。參照肝衰竭過(guò)程的時(shí)相變化，并結(jié)合“三重打擊”機(jī)制，可以分析肝衰竭的治療策略問(wèn)題。其中：抗病毒治療貫穿始終；免疫治療分階段，初期為免疫抑制治療， 中后期為免疫增

15、強(qiáng)治療；根據(jù)時(shí)相及病情選擇抗感染治療及治療強(qiáng)度；選擇恰當(dāng)時(shí)機(jī)進(jìn)行改善微循環(huán)治療、人工肝治療、肝移植治療；干細(xì)胞治療多選擇平臺(tái)期及之后。免疫調(diào)節(jié)治療、干細(xì)胞治療與人工肝治療等的相關(guān)問(wèn)題還需要作進(jìn)一步的研究。病毒性疾病的致病作用與免疫損傷密切相關(guān)， “三重打擊”假說(shuō)基本上能夠概括這一類(lèi)型的肝衰竭發(fā)生發(fā)展的主要機(jī)制。然而， 酒精、 藥物或其它毒物等導(dǎo)致的初始肝損傷主要是這些化學(xué)結(jié)構(gòu)直接或間接的肝細(xì)胞毒性作用。雖然如此，在隨后的這些類(lèi)型疾病發(fā)展成為肝衰竭的過(guò)程中，免疫損傷、缺血缺氧和內(nèi)毒素血癥依然漸次登上舞臺(tái)，大力推動(dòng)并加速了肝衰竭的進(jìn)展。因此， “三重打擊”假說(shuō)能夠較為全面的概括肝衰竭發(fā)生發(fā)展過(guò)程中

16、的主要推動(dòng)機(jī)制。綜合考慮 “三重打擊”假說(shuō)與肝衰竭的時(shí)相問(wèn)題，有助于更客觀(guān)準(zhǔn)確的制定肝衰竭的治療策略。參考文獻(xiàn)：1 Zhang Z, Zou ZS, Fu JL, et al. Severe dendritic cell perturbation is actively involved in the pathogenesis of acute-on-chronic hepatitis B liver failure. J Hepatology, 2008,49:396-406.2 Malhi H, Gores GJ. Cellular and Molecular Mechanisms of

17、Liver Injury. Gastroenterology, 2008,134(6):1641-1654.3 Radziewicz H, Hanson HL, Ahmed R, et al. Unraveling the Role of PD-1/PD-L Interactions in Persistent Hepatotropic Infections:Potential for TherapeuticApplication? Gastroenterology, 2008,134(7):2168-2171.4 Zhang Z, Zhang JY, Wherry EJ, et al. Dy

18、namic programmed death 1 expression by virus-specific CD8 T cellscorrelateswith the outcomeofacute hepatitisB.Gastroenterology, 2008,134:1938-1949.5 BernalW, Ma Y, SmithHM, et al.The significanceofautoantibodiesandimmunoglobulins in acute liver failure:A cohort study. J Hepatology,2007,47:664-670.6

19、Xing T, Li L, Cao H, et al. Altered immune function of monocytes in different stages of patients with acute on chronic liver failure. Clin Exp Immunol, 2007,147(1):184-188.7 Kotoh K, Enjoji M, Kato M, et al. A new parameter using serum lactate dehydrogenase and alanine aminotransferase level is useful for pr