急性肝功能衰竭的人工肝治疗现状及进展

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摘要

急性肝衰竭(acute liver failure,ALF)发病率不高,但病因复杂,病死率极高。经过传统内科手段治疗的ALF患者存活率低,而肝移植可以显著提高此类患者的生存率,但受限于经济情况、患者自身条件、肝源等因素,许多患者无法接受肝移植治疗。因此人工肝成为临床治疗此类患者的重要手段。世界范围内关于慢加急性肝衰竭以及慢性肝衰竭的研究已很多,但针对急性肝衰竭的研究仍较不成熟。本文描述了各种人工肝模式应用于ALF患者的研究现状及进展,旨在为临床提供依据。

急性肝衰竭(ALF)发病率不高,但病因复杂,病死率极高。国内目前常用定义基于中华医学会感染病学分会发布的《肝衰竭诊治指南(2018年版)》,即ALF是指急性起病,无基础肝病史,2周内出现以II度以上肝性脑病为特征的肝衰竭。但欧美国家所采用的定义与国内有所不同。按照脑病出现的速度,其将ALF再细分为三类,一类为超急性肝衰竭,二类为ALF,三类为亚急性肝衰竭。现有内科治疗手段对ALF患者的治疗有效率极其有限。肝移植可以在很大程度上提高ALF患者的生存率,但是受限于患者经济情况、自身条件以及肝源,大量ALF患者无法通过此治疗手段获益。根据中国肝移植注册中心数据,2018-2020年期间,我国平均每年肝移植约为6 000例。虽然目前没有官方权威数据显示肝衰竭患者总人数,但据初步估计,临床上每年只有不足2%的患者接受了肝移植治疗。因此,人工肝成为临床治疗此类患者的重要手段。

肝脏的作用重要而复杂,包括代谢功能、合成功能、解毒功能、排泄功能等。当肝脏由于各种原因遭受重大打击时,功能正常的肝脏质量会严重减少,影像学可表现为肝脏体积的缩小。同时,由于肝脏功能严重受损,各种代谢物和毒素(如氨)将无法被清除并在体循环中积累。衰竭肝脏还会释放坏死物质,激活体循环中的先天免疫细胞。有研究表明,ALF患者外周CD4+T细胞的CTLA4表达增加,这些细胞对抗原和CD3刺激的反应降低。因此人工肝支持系统都是基于肝脏损伤的机制而设计。目前世界范围内临床常用的人工肝模式包括但不限于:血浆透析滤过(plasma diafiltration, PDF)、血液透析滤过(hemodiafiltration, HDF)、血液灌流/血浆灌流、血浆置换(plasma exchange,PE)、双重血浆分子吸附系统(double plasma molecular absorption system, DPMAS)、分子吸附再循环系统(molecular absorbent recirculating system, MARS)等。

1 非生物型人工肝

1.1 PE

ALF患者中,受损肝脏会直接引发全身炎症反应从而造成多器官功能障碍。而PE能够去除血浆中细胞因子和全身炎症级联反应的驱动因素,因此近年来,PE治疗肝衰竭越来越受到关注。

PE清除毒素较为广谱,并且能够补充凝血因子,但是其使用时需要较大量的外源血浆,并且对于水溶性毒素(如血氨)的清除水平较差,因此有加重肝性脑病的可能。这种模式目前已经广泛运用于临床肝衰竭患者的治疗中。

Larsen等于2016年发表了首个ALF患者PE治疗的开放性随机对照试验,随后更多的临床中心开展了相关研究,以期改善ALF患者的预后。在Larsen等的这项前瞻性、随机、对照、多中心试验中,治疗组接受高容量血浆置换(high volume plasma exchange,HVP),治疗组总住院生存率为58.7%,对照组为47.8%,表明HVP增加了ALF非移植患者3个月后的生存率。与对照组相比,治疗组的全身炎症反应综合征发生率和序贯器官衰竭评分(SOFA)下降。因此HVP治疗能够改善ALF患者的预后,这一结果可能是通过抑制免疫激活以及改善多器官功能障碍得以实现。然而,在接受紧急肝移植的患者中,HVP的效果与标准药物治疗的效果差异无统计学意义。其他数个比较PE与标准药物治疗的研究都得出一致的结论:HVP治疗能使未接受肝移植患者的生存率提高或生存期延长。除外生存率,在所有研究当中,PE前后患者的谷丙转氨酶、谷草转氨酶、血清胆红素、凝血功能指标等均有改善。但是,实验室生化结果的改善与ALF患者的病死率没有直接关系。有研究表明,在临床死亡的患者当中,PE治疗前后也其肝功能也得到了明显改善。

但是HVP治疗对血浆的需求量极大,根据研究,HVP交换量规定为理想体重的15%(每次每天8~12 L), 患者血浆的清除率为每小时1~2 L,并使用等量新鲜冰冻血浆替换。大量的血浆用量将使治疗性PE(TPE)的临床推广受限,另外,这项临床研究没有将HVP与常规的PE比较。因此临床研究者们致力于探索出一种血浆用量更少、更经济实惠的治疗模式。在一项开放标签随机对照试验中,研究者们对比了接受标准容量血浆置换(standard volume plasma exchange,SVPE)治疗的患者与没有进行治疗患者的临床表现,发现SVPE与更高的21天无移植生存率相关。同时结果也显示,经过SVPE治疗的患者促炎细胞因子水平显著降低,抗炎细胞因子水平显著升高,内毒素和损伤相关分子模式水平显著降低。另外一项临床研究调查了一种更具成本资源效益的低容量(LV)-TPE策略是否可能与HVP具有类似的临床疗效。结果显示,在接受LV-TPE治疗后,患者的多器官功能障碍显著减轻,接受LV-TPE治疗的患者和接受标准内科治疗患者的30天住院生存率分别为65%和50%,表明接受LV-TPE治疗的患者与接受HVP治疗的患者的临床效果相当(P=0.369)。但是由于缺乏更标准的临床研究和对照,这一结论需更多的临床研究以证实。

PE能通过清除氨、含氮分子(如谷氨酰胺和丙氨酸)、血管活性物质以及调节对肝坏死的先天和适应性免疫反应来提高ALF患者的生存率。目前已有充分的证据表明,HVP治疗可以提高ALF患者的生存率。但由于缺乏临床研究,较低容量的血浆置换能否达到与HVP同等的生存率改善效果,这一点还需进一步的研究。但可以肯定的是,PE治疗对ALF患者是有益的。

1.2 白蛋白透析

水溶性物质和白蛋白结合可以被白蛋白透析所清除,并被认为清除导致ALF患者临床病情恶化和死亡的毒素的效率更高。目前,基于这一原理的两种主要模式,即MARS和普罗米修斯系统,已在AFL患者中进行了广泛的随机对照试验研究。

1.2.1 MARS系统

MARS由3个循环系统组成:血液循环、透析循环、白蛋白循环。这种模式无法补充凝血因子,因此在凝血功能严重受损的患者当中使用时需进行谨慎的评估。

根据工作原理,MARS系统能够使白蛋白结合的毒素与患者白蛋白解离并去除,并且进行透析以除去水溶性毒素。相关临床研究显示,血红蛋白水平和血小板计数的轻度下降是MARS最明显的副作用。然而,统计显示MARS治疗相关的出血事件数量较低,与既往研究结果相似。MARS治疗可降低ALF患者的血清胆红素、总胆汁酸、血氨、尿素和肌酐水平,并已在多中心随机对照试验中得到证实。另外有研究表明,MARS治疗能够通过去除内源性血管舒张物质(如一氧化氮)以减少ALF患者对升压药的需求。在ALF患者中,与接受标准内科治疗的对照组相比,接受了MARS治疗的患者在6个月和1年时未显示任何生存获益,随后研究者对6个月无移植存活率的亚组进行分析发现,两组间差异无统计学意义。总结得出,MARS治疗能改善ALF患者的血液生化指标、减轻临床症状,但对ALF患者的生存率没有影响。

因此,目前不主张在ALF患者中单独使用MARS系统进行治疗,可以选择将多种模式组合应用来达到更高的生存率。

1.2.2 普罗米修斯系统

普罗米修斯系统利用了血浆分离的原理,在可渗透白蛋白、凝血因子和纤维蛋白原的过滤器中,患者血浆连续通过含有离子交换和中性树脂的吸收剂而达到再生目的。其在ALF患者中疗效的临床研究数据尚较为缺乏。

1.3 DPMAS

DPMAS 是一种无需使用血浆的人工肝血液净化系统,其采用中性大孔树脂(HA330-Ⅱ)和离子交换树脂(BS330)两种吸附剂进行血浆分子吸附治疗。前者是相对广谱的吸附剂,具有大孔结构和极大的比表面积,可吸附炎性介质等中大分子毒素;后者是胆红素特异性吸附剂,依靠静电作用力及亲脂结合性吸附胆红素、胆汁酸。

DPMAS可清除胆红素及炎症介质,改善患者肝功能、临床症状以及临床预后,并且安全性也相对较高。在一项对比PE与DPMAS的临床试验中,PE组与DPMAS组的总有效率、平均住院日和28天生存率差异无统计学意义,但DPMAS组的不良反应总发生率远低于PE组。这或许说明DMPAS与PE对ALF患者都具有较好的疗效,但DPMAS的安全性相对较高。另有一项meta分析表明,DPMAS对肝衰竭治疗有效,能够促进肝功能恢复, 减少促炎因子的同时不增加不良反应发生风险, 但无法改善凝血功能。但与此同时,由于其对胆红素的特异性吸附,使其在高胆红素血症为主要表现的ALF患者中有较高的优先级 。综合来看,DPMAS单独使用在ALF患者中暂时未发现明显的疗效优势,但由于其无需使用血浆,可能可以在某些特定情况下成为ALF人工肝治疗的第一选择。但关于这种治疗系统治疗ALF临床疗效的研究相当缺乏,因此以上研究得出的结论只能供临床医生参考。后续需更大更标准的临床试验来分析其对ALF患者的临床疗效。

目前临床更多地是将DPMAS与PE联合使用来改善ALF患者的人工肝疗效。DPMAS可与半量血浆置换或常规量血浆置换联合、序贯使用。DPMAS在治疗过程中无法向患者体内补充凝血因子,但PE则可以向患者体内补充凝血因子;与此同时,PE的缺陷在于其有加重肝性脑病的风险,肝性脑病相关的毒素则可以被DPMAS清除。因此,PE与DPMAS两种模式可以互相弥补对方的缺点,PE与DPMAS联合、序贯使用也成为了目前临床很常用的组合模式。这种组合模式的优越性在慢加急性肝衰竭患者当中已得到证实,但其在ALF患者当中的疗效仍缺乏相关数据。

1.4 HDF

HDF是一种结合了血液滤过和血液透析的人工肝模式。它能够弥散清除小分子物质、对流超滤中分子物质,从而将血液中的有害物质清除。HDF的疗效与透析液的流速有关。在一项包含了110例接受HDF治疗的ALF患者的临床研究中,研究者比较了不同透析液流速对存在不同程度的肝昏迷ALF患者疗效的影响,通过比较不同组意识恢复率来评估治疗效果,在PE治疗的基础上,当透析液流速为500 ml/min时,患者意识恢复率要高于300 ml/min的患者。

高容量透析液的在线血液透析(on-line hemodiafiltration, OLHDF)由日本学者研发,在此血液净化系统中,透析液由两种浓缩的透析液制剂混合而成,在透析装置中使用去离子水稀释。生成的透析液通过半透膜与患者的血液(血浆)接触,并通过简单的跨膜扩散对其进行净化。除了这种简单的透析外,血液过滤系统还通过用细胞外液制剂替换血浆来净化患者的血浆。这也表明,一定量的血浆在负压作用下透过细胞膜,几乎等量的细胞外液制剂被注入患者的循环系统。由于这一血液净化系统中替代液(透析液)的成本比其他系统中现成的细胞外液制剂便宜得多,因此其可以相对低的成本进行非常高容量的替代治疗。其局限性在于,此系统对于水质控制系统的抗感染要求非常严格。这也是这一系统未得到广泛应用的原因之一。此项多中心的临床研究通过爆发性肝衰竭进入肝昏迷状态的患者的意识恢复率率作为最主要的疗效评价指标。结果显示,使用此系统后,恢复意识的患者比例(本研究的主要终点)为87.5%,患者血浆氨水平、尿素氮和肌酐水平非常下降迅速而显著,并可达到正常水平并保持。同时,大多数患者的PT以及国际标准化比值(INR)水平均有所改善。说明该系统也具有非常强的肾脏替代效果。但值得注意的是,研究中患者的细胞因子的水平没有显著变化,对通过血液滤过纯化细胞因子的影响仍有争议。

1.5 PDF

PDF是一种将选择性PE与透析结合起来的人工肝系统,它利用HDF的原理,通过选择不同蛋白筛选系数的血浆成分分离器,同时进行血浆滤过以及血浆透析治疗,从而在滤过部分蛋白结合毒素及水溶性中小分子溶质的同时补充凝血因子、生物活性物质等,并且有助于维持人体的酸碱平衡。同时,其血浆使用量相较于PE更加少,降低应用成本的同时减少可能出现的血浆过敏情况。一项日本的研究表明,当ALF患者出现血流动力学不稳定或多器官衰竭的情况时,PDF系统将难以在此类患者身上使用。即使在此类患者身上成功完成PDF治疗,其临床症状也可能恶化。因此有研究团队开发了一种名为连续PDF(CPDF)的新概念,并评估了其在ALF患者中的疗效和安全性。此项研究对10例ALF患者[男/女:6/4,年龄(47±14)岁]进行了CPDF治疗。主要结果是CPDF治疗后5天肝功能改变,通过终末期肝病模型(MELD)评分、总胆红素和凝血酶原时间国际标准化比值(PT-INR)进行治疗效果的评价。次要结果包括CPDF治疗后5天的SOFA和治疗后14天的生存率。研究结果显示,MELD评分、总胆红素、PT、INR以及SOFA在CPDF治疗后5天得到改善。另一项前瞻性多中心研究评估了PDF治疗后ALF患者胆红素、白细胞介素-18和胱抑素C的变化以及28天和90天生存率。此项研究共纳入了21名ALF患者,结果显示治疗后总胆红素、白细胞介素-18和胱抑素C水平显著下降。28天存活率为70.0%,90天存活率为16.7%。根据MELD评分评估疾病严重程度,结果显示,与使用分子吸附再循环系统或普罗米修斯疗法比较,差异无统计学意义。这一结果显示,相较于分子吸附再循环系统或普罗米修斯疗法,PDF治疗并未体现其优越性。

2 生物型人工肝

尽管非生物型人工肝在临床已经获得了较为确切的疗效,但是其仍然无法代替肝脏的合成以及代谢功能,其只能尽量还原肝脏的解毒功能。因此,生物型人工肝(bioartificial liver,BAL)在此方面表现出更好的前景,因为其不仅能模拟肝脏的解毒功能,同时还具备模拟肝脏合成蛋白质的能力。

BAL一共由三个主要部分组成,分别是种子细胞、生物反应器以及体外辅助循环装置。而其中,肝脏细胞是BAL最核心的部分之一。根据目前的研究,干细胞主要有以下来源:人原代干细胞、人肝前体细胞、永生化干细胞、干细胞/转分化来源的肝细胞、肿瘤来源肝细胞、动物来源猪肝脏细胞等。干细胞的培养方式可采取支架结构培养与载体悬浮培养。

尽管少量的临床研究表明猪肝细胞在重症肝衰竭患者中安全性好,且治疗效果优于NBAL的单一使用,但由于其存在潜在感染风险,目前已经被欧洲国家禁用。而中国人肝细胞的研究则目前停留于动物阶段,没有相关的临床研究证据。

目前国内惠利健教授团队设计的人工肝系统hiHep-BAL,是一个以hiHep为种子细胞的生物性人工肝系统。前期动物实验表明,其能提高ALF猪的存活率,目前该系统已经进入临床试验阶段。除此之外,国内的HepAssis2系统也已进入临床研究阶段。

目前,BAL还没有大规模进入临床应用。如需临床大规模应用,需解决肝细胞体外规模化制备的问题,从而获得足够数量和质量的肝细胞。

3 小结

目前,人工肝已经成为治疗ALF不可或缺的一部分。但是由于ALF极低的发病率,人工肝治疗的相关临床证据往往不如慢性以及慢加急性肝衰竭充足。而且,ALF的病因存在较大的异质性,包括不同研究者对于ALF的定义也存在出入,因此在分析全球范围内的临床研究时需更加仔细甄别结论应用于我国国情的可靠程度。在参考各国家关于人工肝治疗ALF的相关研究时,也需结合国情来具体分析国内ALF患者的情况。

引用：石畅, 李兰娟. 急性肝功能衰竭的人工肝治疗现状及进展[J]. 临床荟萃, 2024, 39(10): 935-939

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