王燕騰 李紅

1 山西醫(yī)科大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院, 太原 030001; 2 山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院感染病科, 太原 030001

肝衰竭是多種因素引起的嚴(yán)重肝臟損害， 出現(xiàn)以凝血機(jī)制障礙和黃疸、 肝性腦病腹水等為主要表現(xiàn)的一組臨床癥候群。 肝衰竭患者病情進(jìn)展較快，總體預(yù)后較差，故重癥肝病的治療迫在眉睫，目前臨床上肝病的治療包括內(nèi)科綜合治療、人工肝支持治療以及肝移植。人工肝支持系統(tǒng)是通過(guò)體外機(jī)械、物理化學(xué)或者生物裝置，暫時(shí)部分代替肝臟功能，協(xié)助治療肝臟功能不全或相關(guān)疾病的一種方法[1]。人工肝支持系統(tǒng)依據(jù)材料組成和性質(zhì)不同分為生物型、非生物型及混合型人工肝。針對(duì)所清除毒素的不同，不同人工肝組合治療模式應(yīng)運(yùn)而生。

一、生物型人工肝

生物型人工肝支持系統(tǒng)主要由種子細(xì)胞、生物反應(yīng)裝置及輔助管道裝置組成，其基本原理是將培養(yǎng)的肝細(xì)胞置于體外生物反應(yīng)器中，當(dāng)患者的血液流經(jīng)該生物反應(yīng)器時(shí)，與體外培養(yǎng)的肝細(xì)胞通過(guò)半透膜或直接接觸進(jìn)行物質(zhì)交換，從而替代肝臟部分功能。 目前在研究的生物型人工肝支持系統(tǒng)主要有HepatAssist 系統(tǒng)、模塊化體外肝支持系統(tǒng)(MELS)、體外肝輔助設(shè)備系統(tǒng) (ELAD) 和學(xué)術(shù)醫(yī)學(xué)中心生物人工肝系統(tǒng)(AMC-BAL)等，但目前仍沒(méi)有被FDA 批準(zhǔn)上市的用于臨床的生物型人工肝支持系統(tǒng)。 國(guó)內(nèi)外雖然展開(kāi)了多期臨床試驗(yàn)，但受限于種子細(xì)胞及生物反應(yīng)裝置兩大核心組成部分，都沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的試驗(yàn)效果，主要種子細(xì)胞包括原代培養(yǎng)的人肝細(xì)胞或者豬肝細(xì)胞及各種腫瘤干細(xì)胞系、肝干細(xì)胞等，其中原代培養(yǎng)的人肝細(xì)胞來(lái)源較少，各種腫瘤干細(xì)胞系具有致瘤性，因此原代培養(yǎng)的豬肝細(xì)胞由于來(lái)源廣泛、成本低廉等應(yīng)用相對(duì)較多，但是豬體內(nèi)的內(nèi)源性反轉(zhuǎn)錄病毒(PERV)在體外培養(yǎng)時(shí)有可能感染人體細(xì)胞， 故研究者們通過(guò)敲除豬的PERV 基因進(jìn)而使其不再表達(dá)或低表達(dá)。 目前生物反應(yīng)裝置類(lèi)型主要有中空纖維管式、流化床式及微囊懸浮式等，其中較常用的是中空纖維生物反應(yīng)器，但該型反應(yīng)器由于細(xì)胞容易聚集易堵塞中空纖維空隙，不利于物質(zhì)交換[2-3]。 大部分生物反應(yīng)器采用阻隔模式， 即血細(xì)胞不與種子細(xì)胞直接接觸，避免了免疫應(yīng)答的發(fā)生，但導(dǎo)致物質(zhì)交換效果差。 此外，肝細(xì)胞的活力和代謝活性的長(zhǎng)期維持也是重要問(wèn)題，隨著生物反應(yīng)工程的發(fā)展，溫度調(diào)控、微流控等多種新技術(shù)應(yīng)用于生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)中以提高肝細(xì)胞的活性，故生物型人工肝支持系統(tǒng)雖仍在探索階段，但具有很強(qiáng)的應(yīng)用前景。

二、非生物型人工肝常用模式

非生物型人工肝治療模式有多種，包括血漿灌流、特異性膽紅素吸附、 血漿置換 (PE)、 雙重血漿分子吸附系統(tǒng)(DPMAS)、血漿濾過(guò)、血漿透析及上述模式間的組合等。

1.PE

PE 因具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、療效顯著、費(fèi)用低廉、耗時(shí)最短等優(yōu)勢(shì)成為目前國(guó)內(nèi)人工肝治療的主流，其基本原理是將患者全血引出體外，分離成血漿和細(xì)胞成分，將血漿舍棄， 然后以同等速度將等量血漿代用品回輸送進(jìn)患者體內(nèi)，從而達(dá)到減輕肝臟病理?yè)p害、清除血液中致病物質(zhì)的目的[4]。PE 一方面可以清除肝衰竭患者血漿內(nèi)毒素和膽紅素等大分子毒性物質(zhì)，維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定；另一方面可補(bǔ)充凝血因子等肝衰竭所缺乏的物質(zhì)[5-7]。但是PE 也有不足之處，一般根據(jù)患者的病情與體重，每次所需置換血漿量為2 000~3 000 mL [血漿置換量=患者體重(kg)×70 mL×(1-血細(xì)胞比容)×0.91][8]，以PE為代表的人工肝技術(shù)面臨嚴(yán)峻的血漿供給不足問(wèn)題。 孫潺等[9]研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)肝衰竭患者進(jìn)行PE 治療時(shí)應(yīng)用羥乙基淀粉替代比例低于總置換量25%時(shí)對(duì)膽紅素的清除效果更顯著，但是由于羥乙基淀粉等血漿替代品無(wú)法補(bǔ)充凝血因子和白蛋白，大量應(yīng)用后不排除增加出血等風(fēng)險(xiǎn)。 此外，輸入大量新鮮冰凍異體血漿引起患者過(guò)敏反應(yīng)、中小分子量的毒素?zé)o法通過(guò)PE 直接清除等問(wèn)題突出，因此僅通過(guò)PE 治療效果不甚理想。

在PE 基礎(chǔ)上，人們提出了高容量PE(HVP)。 美國(guó)血液分離指南 (2016 年版)[10]將HVP 的置換量定義為理想體重的15%，即8~12 L，且以1~2 L/h 的速率去除患者血漿，給予等量的新鮮冰凍血漿。 在一項(xiàng)前瞻性研究結(jié)果顯示，HVP 可以提高急性肝衰竭患者的無(wú)肝移植生存率[11]。

2. DPMAS

DPMAS 基本原理是將經(jīng)過(guò)血漿分離器分離出來(lái)的血漿先通過(guò)離子交換樹(shù)脂特異性吸附膽紅素和膽汁酸，再經(jīng)過(guò)中性大孔吸附樹(shù)脂廣譜特異性吸附炎癥因子等中大分子毒素，能有效去除膽紅素和細(xì)胞因子、炎性介質(zhì)、內(nèi)毒素和芳香族氨基酸等有毒代謝物[5]。 多項(xiàng)研究表明，DPMAS 可改善肝衰竭患者的臨床癥狀，且無(wú)明顯不良反應(yīng)，是一種安全有效的人工肝治療方法[12-14]。由于DPMAS 在治療過(guò)程中無(wú)需新鮮冰凍血漿，可以解決PE 治療存在的血漿資源不足、過(guò)敏以及血液傳播疾病等問(wèn)題[15]。 然而，Wan 等[16]研究表明，PE 在清除血清總膽紅素及C 反應(yīng)蛋白方面效果優(yōu)于 DPMAS。 此外，DPMAS 不能提供凝血因子和人血白蛋白等有益的物質(zhì)，吸附蛋白和毒素之間的高親和力會(huì)增加DPMAS 中人血白蛋白的消耗[17]。

3.血漿透析濾過(guò)(PDF)

PDF 是在一個(gè)血漿分離器內(nèi)同時(shí)進(jìn)行血漿的置換、透析和濾過(guò)[18]，其在亞洲地區(qū)尤其是日本應(yīng)用較多。PDF 兼顧了血液濾過(guò)清除部分中分子及大分子物質(zhì)，及血液透析清除小分子物質(zhì)的特點(diǎn)，且透析過(guò)程中可設(shè)定脫水量，較PE 而言，更能維持水、電解質(zhì)平衡及血流動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定。 此外，PDF 在血漿分離器中使用的是高選擇性、高度生物相容性Evacure 膜，不僅能清除肌酐和尿素氮等水溶性毒素和膽紅素等蛋白結(jié)合毒素，還能選擇性清除與肝衰竭發(fā)生發(fā)展相關(guān)的炎癥細(xì)胞因子[19]。 早在 2002 年，Mori 等[18]就已將 PDF 應(yīng)用于 1 例藥物性肝衰竭患者接受11 次PDF 后， 患者總膽紅素下降率為24.4%，凝血酶原時(shí)間下降率為19.5%，故PDF 可維持急性肝功能不全患者的生命。劉春濤等[20]通過(guò)一項(xiàng)回顧性研究發(fā)現(xiàn)，PDF 在清除生化指標(biāo)方面與經(jīng)典PE 無(wú)明顯差別， 但在清除炎癥因子方面要優(yōu)于PE，可能與濾器的選擇及治療速度、時(shí)間有關(guān)，在患者無(wú)肝移植生存率及不良反應(yīng)發(fā)生率方面同樣優(yōu)于PE。 邢漢前等[19]同樣發(fā)現(xiàn)PDF 在總膽紅素下降率及反彈率方面要優(yōu)于PE，故對(duì)于慢加急性肝衰竭患者，PDF 是一種很好的選擇。

在PDF 基礎(chǔ)上，人們?cè)O(shè)計(jì)出新的PDF 治療理念，即連續(xù)PDF (CPDF)。 相較于PDF，CPDF 更能維持血流動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定，Komura 等[21]選擇10 例急性肝衰竭患者進(jìn)行了一項(xiàng)觀(guān)察性研究， 每位患者進(jìn)行了CPDF 人工肝治療，9 例存活，1 例死于急性胰腺炎并發(fā)急性肝衰竭。 CPDF 治療改善了重癥急性肝衰竭患者的肝功能，對(duì)腎功能、肺功能和血液動(dòng)力學(xué)功能都有益處。 但在這項(xiàng)研究中，沒(méi)有觀(guān)察到肝性腦病患者氨值的改變，故CPDF 治療是否能有效清除肝性腦病患者中的有毒物質(zhì)，還需要進(jìn)一步研究。

除了肝衰竭，PDF 對(duì)肝衰竭合并膿毒癥也有一定療效。馮鈞帥等[22]對(duì)31 例肝衰竭合并膿毒癥患者研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)PDF治療后有效率達(dá) 61.3%，不良反應(yīng)發(fā)生率為8.2%， PDF 顯著改善肝衰竭合并膿毒癥患者的肝功能及凝血指標(biāo)，同時(shí)能清除炎癥因子，改善肝衰竭患者的預(yù)后。

盡管PDF 有諸多優(yōu)勢(shì)，但仍有不足之處：一方面，因傳統(tǒng)PDF 治療時(shí)間長(zhǎng)， 對(duì)于伴有多器官功能衰竭的肝衰竭患者，PDF 應(yīng)用較為困難；另一方面，管路連接會(huì)增加感染風(fēng)險(xiǎn)，需熟練掌握相關(guān)操作技術(shù)，嚴(yán)格無(wú)菌操作。

4.血漿置換透析(PED)

PED 是一種將PE 與血液透析相結(jié)合的新型人工肝模式，其中PE 使用Evacure EC-2A 型血漿分離器進(jìn)行，此血漿分離器的膜孔徑為0.01 mm，比傳統(tǒng)的血漿分離膜(0.2~0.4 mm)要小得多，這種膜對(duì)白蛋白的篩分系數(shù)為0.3，可以選擇性地去除小分子量的白蛋白結(jié)合物，而對(duì)纖維蛋白原的篩分系數(shù)為 0，可以使凝血因子得以保留[23]。 Nakae 等[23]選擇了 4 例急性肝衰竭患者進(jìn)行了9 次PED，結(jié)果表明， PED 技術(shù)可以去除水溶性和白蛋白結(jié)合的小分子毒素，對(duì)肝性腦病的患者有一定幫助；治療前后總蛋白無(wú)顯著差異，對(duì)患有嚴(yán)重低蛋白血癥的肝病患者可以考慮 PED。 此外，Satoh 等[24]對(duì) 13 例連續(xù)使用PED 的患者進(jìn)行回顧性分析，顯示連續(xù)PED 后，血小板計(jì)數(shù)顯著增加，總蛋白、白蛋白、纖維蛋白原或鈣沒(méi)有顯著降低，表明治療有效，且不良反應(yīng)較少，認(rèn)為PED 可用于血小板低下的肝病患者。

PED 用于抗中性粒細(xì)胞胞漿抗體血管炎、血栓性微血管病、急性抗體介導(dǎo)的腎移植排斥反應(yīng)已被大量數(shù)據(jù)證實(shí)是安全有效的[25-26]，但國(guó)內(nèi)外鮮有將PED 用于肝衰竭的報(bào)道，需要今后進(jìn)一步研究證實(shí)。

5.分子吸附再循環(huán)系統(tǒng)(MARS)

MARS 將白蛋白作為一種清除分子，屬于體外白蛋白透析(CEAD)系統(tǒng)的一種，是歐洲常用的非生物型人工肝支持系統(tǒng)[27]，其基本原理是通過(guò)由白蛋白嵌入的高通量特殊膜及帶有活性炭或者離子交換樹(shù)脂的吸附柱進(jìn)行透析及吸附，膜上白蛋白與血漿白蛋白競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合親脂性毒素，毒素被此膜吸附到膜的另一側(cè)，然后依濃度梯度與白蛋白透析液中的白蛋白結(jié)合而被轉(zhuǎn)運(yùn)。 白蛋白透析液經(jīng)過(guò)帶有活性炭和離子交換樹(shù)脂的吸附柱，從而清除水溶性毒素與蛋白結(jié)合毒素。 一項(xiàng)個(gè)案報(bào)道發(fā)現(xiàn)MARS 可以改善肝移植術(shù)后的孤立性高氨血癥，可能是通過(guò)降低與白蛋白結(jié)合毒素相關(guān)的血漿肝毒性，改善獲得性肝谷氨酰胺合成酶缺乏的內(nèi)部環(huán)境[28]。張慶等[29]通過(guò)回顧性分析表明，MARS 可以降低肝衰竭合并甲亢患者血液中的高水平 FT3 和 FT4， 同時(shí)肝功能也得到了一定程度的改善，從而降低了肝衰竭合并甲亢患者的病死率。 Falkensteiner等[30]回顧性分析了MARS 和先進(jìn)器官支持(ADVOS)對(duì)危重肝衰竭患者生化和臨床指標(biāo)的影響，結(jié)果表明，二者在清除膽紅素方面無(wú)明顯差異，但ADVOS 的波動(dòng)偏差很大，治療時(shí)間較長(zhǎng)。

三、非生物型人工肝新型組合模式

不同人工肝單一模式各有優(yōu)缺點(diǎn)，故利用其各自?xún)?yōu)勢(shì)取長(zhǎng)補(bǔ)短的組合型治療模式已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。

1. DPMAS+PE

由于PE 受異體血漿的過(guò)敏反應(yīng)、 血液傳播疾病及治療后膽紅素“易反彈”的限制，以及DPMAS 療效的相對(duì)不足，將二者進(jìn)行結(jié)合，即DPMAS+PE。Yao 等[31]對(duì)131 例慢加急性乙肝肝衰竭(HBV-ACLF)患者進(jìn)行回顧性分析，結(jié)果表明與單純PE 相比，DPMAS+PE 能更有效地改善ACLF 患者的暫時(shí)性TBil，提高中晚期HBV-ACLF 患者的28 d 生存率。 吳蓓等[32]對(duì)華西醫(yī)院167 例HBV-ACLF 患者進(jìn)行了回顧性分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)DPMAS 聯(lián)合PE 在控制炎癥、 改善肝功能、 提高早期HBV-ACLF 患者的生存率方面要優(yōu)于血漿膽紅素吸附（PBA）聯(lián)合PE。 目前關(guān)于 PE 聯(lián)合 DPMAS 的多數(shù)研究結(jié)果均表明， 選擇減少血漿量的PE 聯(lián)合 DPMAS 的人工肝治療模式可在緩解血漿資源短缺的基礎(chǔ)上改善DPMAS 所致凝血物質(zhì)消耗等問(wèn)題，效果加倍，不良反應(yīng)減少，對(duì) ACLF 患者均有較好的治療效果[33-35]，但是關(guān)于先做置換或是先做吸附是否影響患者凝血功能的改善，聯(lián)合治療較單一模式治療時(shí)間延長(zhǎng)是否增加患者耐受能力及不良反應(yīng)發(fā)生率等也需要今后進(jìn)一步研究。

2. 血漿灌流(PP)+PE

PP 是傳統(tǒng)的人工肝模式，其基本原理是將血漿引入裝有吸附劑的灌流器中，利用吸附劑的孔隙將血漿中的中小分子物質(zhì)進(jìn)行吸附及清除，PP 不足之處在于選擇性低，可以將血漿內(nèi)的凝血物質(zhì)一并清除， 而PE 在清除肝衰竭患者血漿內(nèi)毒素、 膽紅素等大分子毒性物質(zhì)的同時(shí)保留了凝血因子，故二者聯(lián)合可以取長(zhǎng)補(bǔ)短，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。Yang 等[36]聯(lián)合應(yīng)用PP 和PE 治療肝衰竭， 結(jié)果表明PP 聯(lián)合PE 可以顯著逆轉(zhuǎn)器官衰竭，減少并發(fā)癥的發(fā)生，從而提高肝衰竭患者的生存率。 此外，對(duì)于急性脂肪肝的妊娠患者(AFLP)盡早使用PP+PE 可以逆轉(zhuǎn)AFLP 的進(jìn)展[37]。多項(xiàng)研究表明，PP+PE 可以幫助肝衰竭患者改善預(yù)后[38-39]。

四、混合型人工肝

有研究發(fā)現(xiàn)，生物型人工肝雖可解毒，但肝衰竭患者體內(nèi)積累的大量代謝產(chǎn)物及毒性物質(zhì)難以在有限的交換中由培養(yǎng)肝細(xì)胞解毒，故有學(xué)者考慮可以先行非生物型人工肝進(jìn)行肝臟解毒，即混合型人工肝。 近年來(lái)，李蘭娟[40]創(chuàng)立了新型混合型人工肝模式，包含6 種非生物型人工肝模式，并可與生物型人工肝模式結(jié)合，但目前尚未應(yīng)用于臨床。此外，Weng等[41]通過(guò)聯(lián)合非生物(灌流和吸附)和生物(循環(huán)灌注式接觸式生物反應(yīng)器)人工肝，構(gòu)建了新型混合型人工肝支持系統(tǒng)，以與人的生理代謝和血流動(dòng)力等指標(biāo)較為相近的西藏小型豬作為模型動(dòng)物，論證了該混合型人工肝支持系統(tǒng)的安全性及有效性，展現(xiàn)了混合型人工肝支持系統(tǒng)良好的應(yīng)用前景。

五、結(jié)語(yǔ)與展望

綜上所述， 由于生物材料存在肝細(xì)胞的提取及培育、保存及運(yùn)輸、代謝活動(dòng)的長(zhǎng)期維持及免疫危害等問(wèn)題，人造材料涉及生物相容性、有毒物質(zhì)的選擇性膜透性等問(wèn)題，各種類(lèi)型人工肝模式均有一定的優(yōu)勢(shì)與不足之處，需要根據(jù)病情進(jìn)行選擇。 近幾年研究表明，非生物型人工肝系統(tǒng)雖然有一定療效，但肝衰竭病死率仍未明顯下降。 隨著肝細(xì)胞分離、高密度培養(yǎng)及生物反應(yīng)器等生物工程技術(shù)的不斷發(fā)展，生物型人工肝及混合型人工肝可能成為人工肝支持系統(tǒng)的主流，在以非生物型人工肝系統(tǒng)ALSS 為主的今天， 要實(shí)現(xiàn)肝衰竭的有效治療仍需付出很大的努力。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突