1、肝衰竭發生機制中的三重打擊免疫損傷、缺血缺氧和內毒素血癥中山大學附屬第三醫院葉一農 高志良肝衰竭是多種因素共同作用下的結果，因此其發生機制十分復雜，一直是研究的熱點。在肝衰竭發生發展的過程中，最核心的事件是大量的肝細胞死亡。但是在其肝組織病理片中，除了可見大量的肝細胞死亡，還可以見到另外兩種典型的重要改變：炎癥細胞浸潤與微循環障礙。免疫損傷、缺血缺氧損傷和內毒素血癥損傷，無疑都在肝衰竭發生發展的過程中所起到了的重要作用：首先，病毒、藥物、肝毒性物質等病因，誘發免疫損傷，直接導致肝細胞死亡；免疫損傷以及局部肝細胞的死亡介導了局部炎癥反應。第二步， 局部炎癥反應是一個重要的節點， 一方面導致了微循

2、環障礙，造成了缺血缺氧性損傷，另一方面在誘發內毒素血癥中也起到關鍵作用。第三步，缺血缺氧性損傷既能夠直接導致肝細胞死亡，也能夠促進內毒素血癥的發生。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，促進了內毒素血癥的發生，內毒素血癥加速了肝細胞的死亡。因此， 從肝細胞大量死亡這個角度看，肝組織在肝衰竭發生過程中依次經受了免疫損傷、缺血缺氧和內毒素血癥等的三重致死性打擊。本文以HBV!致的肝衰竭為例，討論這三個損傷性環節對肝衰竭患者的三重打擊效應。1 第一重打擊免疫損傷如果缺少免疫因素的作用，HBVt肝細胞中的復制，即使是活躍的、大量復制狀態，也不會導致大范圍、嚴重的肝細胞死亡。免

3、疫反應造成的損傷，在肝衰竭的發生中起著至關重要的作用。病毒性肝炎引起的免疫損傷以細胞免疫為主，以體液免疫為輔。而細胞免疫過程的主要環節細胞包括：DC細胞與Kuffer細胞（本文將重點討論DC細胞）、CTL細胞、NK/NKT細胞等。其主要過程為：DC細 胞將抗原遞呈給TH1細胞；誘導過的淋巴細胞被肝細胞產生的細胞因子特異性的 吸引至肝內；病毒特異性CTL通過Fas或穿孔素介導的（凋亡）機制直接“殺死” 受染肝細胞，或通過抗病毒因子“治愈”受染肝細胞；誘導過的NK/NKT細胞也 能夠致死受染肝細胞。主要環節如下：1.1 抗原遞呈肝內漿細胞樣DC細胞(pDCS和髓細胞樣DC細胞(mDCS的數量，在肝

4、衰 竭時明顯高于未發生肝衰竭時；肝內的pDCS為生的IFN-a與產生IL-12、IL-10有關；循環pDCs產生IFN-a的能力下降，程度與病情嚴重性有關10提示在發 生HBV1關的慢加急性肝衰竭時，血循環中的DC細胞富集到肝臟，并被激活。DC細胞激活后，抗原遞呈作用明顯加強，促使機體的免疫反應進入激進狀態。1.2 直接損傷效應細胞的活化此類細胞包含T、NK和NKTffl胞等。在消除受病毒感染的肝細胞過程中，由CTL細胞、NK細胞和NKT細胞造成、Fas介導的細胞凋亡起到了主要作用。T細胞的損傷效應主要過程：首先抗原特異性的CTL介導HBV感染肝細胞凋亡(通過穿孔素/顆粒酶系統、Fas/Fas

5、配體系統或TNF/TNFg體系統等路徑)； 隨后， 在數小時內抗原非特異性淋巴細胞和中性粒細胞擴增聚集形成炎性灶；最后，CTL分泌IFN- T ,激活肝內巨噬細胞并導致遲發性超敏反應，從而造成肝臟進一步的損傷。而NK細胞和NKT細胞表面表達FasL,激活后可以釋放Fas、TNF相關凋亡 誘導配體(TNF-related apoptosis-inducing ligand , TRAIL.)和 IFN- 丫(正 調節Fas、TRAIL的釋放),導致死亡受體介導的肝細胞凋亡。 研究提示在病毒性 肝炎過程中，NK細胞和NKT細胞的作用是導致肝細胞大量死亡的一個相當重要 的因素2 。1.3 靶細胞自身

6、的相關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)在調節免疫，抑制潛在的有害或過度激活的 T 細胞中起重要作用。活化的 T 細胞及病毒感染，均能夠增強原代培養的人肝細胞中PD-L1的表達。急性肝衰竭患者的外周血 HBV特異性CD8+ T細胞表達 PD-1的強度相對降低，缺乏 PD-1表達將會失去對T細胞反應過強的控制能力。 最終 PD-1/PD-L 抑制系統崩潰，能夠誘發和加速肝衰竭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生過程中，自身抗體相關的體液免疫性損

7、傷也是存在的。例如采用較為敏感的檢測方法進行研究后發現，非對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種不同原因導致的急性肝衰竭也普遍存在自身抗體吸收的增多與肝臟滅活內毒素的減少兩大方面的因素。腸源性內毒素血癥誘導炎 ，且這些自身抗體以可溶性肝抗原抗體為主。1.5 細胞因子的變化細胞因子不僅是肝細胞壞死過程的主要因素，還與肝衰竭時肝細胞再生抑制有關。目前已證實與肝衰竭發生有重要關系的細胞因子包括：TNF-a、IFN-丫、IL-1 和 IL-6 等。高水平的TNF-a可以誘導肝細胞凋亡與壞死，是造成肝細胞損傷的主要因 子。血中TNF-a水平明顯升高，肝細胞 TNF-a受體1

8、(TNFR1粒度表達，均與肝 衰竭患者的死亡風險增加直接相關。IFN - 丫由NK細胞和活化的T淋巴細胞生 產，具有誘導MHC I類抗原和MHC II類抗原的表達、刺激TNF -a產生的重要 作用。眾多的研究已經證實血清IL-6 水平與肝細胞壞死程度相關，并且它在肝細胞壞死區內的表達增強。更有學者認為，循環中的IL-6 水平可反映急性/亞急性肝衰竭的病情嚴重程度。1.6 肝衰竭時免疫狀態的動態變化觀察發現6早期慢加急性肝衰竭(ACLF的單核細胞釋放以TNF-a、IL- 6 增高為主，而晚期ACLF單核細胞炎癥因子分泌功能下降，抗炎因子 IL-10分泌 增強；ACLF%期HLA- DR表達低于A

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胞內毒素受體 TLR-4表達均高于健康對照 組。提示ACLF早期以炎癥反應為主，在向晚期進展的過程中，出現抗炎反應明 顯增強的現象。臨床可以觀察：在肝衰竭的不同時期，免疫增強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激素類藥物抑制相關的免疫反應，中晚期往往需要給予免疫增強劑來提高機體的免疫狀態。這種現象反映了肝衰竭時機體免疫狀態存在一種動態變化過程。 第二重打擊缺血缺氧性損傷肝衰竭時，肝組織出現亞大塊狀、大塊狀壞死，以及廣泛出現的肝內炎癥反應，造成了微血管的栓塞、肝血竇的結構破壞等，引起了明顯的肝灌流障

10、礙。同時，由于肝臟代謝旺盛，為高需氧組織器官，因而對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)的通過多個環節致使肝細胞壞死或凋亡：缺血缺氧以及IR 誘導大量的線粒體途經凋亡等；局部代謝廢物、門脈血毒素等直接造成的細胞損傷與壞死等；氧自由基、炎癥因子等造成的細胞損傷與壞死，以及通過死亡受體途經的凋亡等。研究發現進展為致死性肝衰竭者的 LDH高與降低，與存活者比較均出現延 遲，表現為ALT/LDH指標的降低，提示肝衰竭過程中存在肝細胞普遍缺氧現象7 < 近期另一項研究發現 第三重打擊內毒素血癥損傷肝臟是體內清除內毒素和解毒

11、的主要臟器, 也是遭受內毒素攻擊的首要器 官。腸源性內毒素血癥是機體承受的第三重嚴重打擊，其產生在于內毒素產生和 * 性介質 / 細胞因子，后者介導肝細胞死亡或凋亡。內毒素血癥還可以通過引起肝 微循環障礙途經，導致或促進肝細胞的大量死亡。內毒素通過與脂多糖結合蛋白 結合發揮作用，經由CD14-TLR4NF- k BTNF-a信號通路誘導凋亡。如果 敲除小鼠的脂多糖結合蛋白基因，那么當給予小鼠嚴重肝損傷性內毒素刺激時，內毒素的損傷效應明顯減弱9。如果阻斷TNF-a通路，也能夠阻斷內毒素介導的 肝細胞死亡。內毒素脂多糖刺激肝組織后，肝組織分泌TNF-a、IL-1、IL-10 ，缺血性損傷發生后早期

12、的細胞因子基因表達增強，然后逐漸降低。再灌注后，細胞因子基因表達再次增強，并于再灌注4 小時達到高峰；早期的細胞因子信號轉導抑制因子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小時達到高峰。SOCSM SOCS墟夠通過負反饋調節JAK-STAT信號系統， 限制細胞因子的表達強度，而IL-6是舊后SOCS1 SOCS3勺根本誘導物。研究 同時也提示了高IL-6 水平與肝損傷嚴重程度存在相關性、IR 介導的肝損傷存在明顯的時相動態變化。臨床也同樣表明，在肝衰竭的特定階段

13、，改善微循環的治療對緩解肝損傷也有明顯的作用。等增多，這些因子可以誘導肝細胞死亡。總的說來，內毒素打擊的機制在于多方面：（ 1） 降低肝臟腺苷酸和ATP/ ADP值，使能量代謝發生障礙；（ 2）下調巨噬細胞表面的清道夫受體的表達，降低巨噬細胞的吞噬功能, 致使內毒素滯留于體內，導致肝臟發生微循環障礙；（ 3） 和LBP 形成復合物與巨噬細胞表面受體（CD14） 結合，使后者釋放各種肝損傷因子和細胞因子；（ 4）誘導中性粒細胞向肝內聚集，并激活中性粒細胞；（ 5）上調共刺激因子CD80與CD86在肝細胞表面表達，參與導致大塊肝細胞壞死的炎癥過程； （ 6）作用于肝竇內皮細胞及微血管，引起肝微循環

14、障礙，導致缺血缺氧性損傷。4 三重打擊學說與肝衰竭的治療策略臨床觀察提示肝衰竭的發生發展過程存在4 個時相： 上升前期、上升期、 平臺期、恢復期。其中，在肝衰竭的上升前期機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，內毒素血癥也開始參與對機體的沉重打擊；在肝衰竭的平臺期的中后期階段以及恢復期的早期，機體處于免疫抑制狀態，主要承受來自內毒素血癥的壓力。參照肝衰竭過程的時相變化，并結合“三重打擊”機制，可以分析肝衰竭的治療策略問題。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、強治療；根據時相及病情選擇抗感染治療及治療強度；選擇恰當時機進行改善微循環治療、人工肝治療、肝移植治療；干細胞治療多選擇平臺期及之后。免疫調節治療、干細胞治療與人工肝治療等的相關問題還需要作進一步的研究。病毒性疾病的致病作用與免疫損傷密切相關， “三重打擊”假說基本上能夠概括這一類型的肝衰竭發生發展的主要機制。然而， 酒精、 藥物或其它毒物等導致的初始肝損傷主要是這些化學結構直接或間接的肝細胞毒性作用。雖然如此，在隨后的這些類型疾病發展成為肝衰竭的過程中，免疫損傷、缺血缺氧和內毒素血癥依然漸次登上舞臺，大力推動并加速了肝衰竭的進展。因此， “三重打擊”假說能夠較為全面的概括肝衰竭發生發展過程中

16、的主要推動機制。綜合考慮 “三重打擊”假說與肝衰竭的時相問題，有助于更客觀準確的制定肝衰竭的治療策略。參考文獻：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