白蛋白在失代偿期肝硬化治疗中的新认识

张宸溪 曹竹君 谢青

肝硬化的特征是无症状肝内长期炎症、细胞外基质重塑和持续胶原沉积。持续纤维化伴随肝细胞局灶性增生破坏原有的肝小叶结构导致再生结节形成[1]。病情隐匿，门静脉压力逐渐升高，临床表现为腹水、黄疸、凝血障碍、水肿等。急性失代偿(AD)是指肝硬化患者出现上消化道出血、自发性细菌性腹膜炎、肝性脑病、肝肾综合征(HRS)、肝癌等并发症，是患者住院的主要原因。肝硬化AD患者发生肝功能衰竭和(或)肝外器官(如肾、脑)功能衰竭称为慢加急性肝衰竭(ACLF)，是肝硬化患者最常见的死亡原因。肝硬化及并发症的发生、发展与门脉高压介导肠道菌群易位、舒血管因子释放增加或活性增强、血管平滑肌细胞对缩血管信号反应性降低导致外周血管扩张有关[2]，同时肾素-血管紧张素-醛固酮系统、交感神经系统和抗利尿激素分泌作用增强使有效循环血容量进一步减少。除了应用血管收缩剂和钠潴留因子阻滞剂，静脉输注白蛋白可以改善血管充盈不足，预防自发性腹膜炎(SBP)患者并发HRS，联合血管收缩剂治疗HRS[3]。由此，本文将从肝硬化发病机制的最新研究进展尤其是全身炎症反应在肝硬化和ACLF并发症发生、发展中的作用以及白蛋白治疗的潜在机制展开论述。

一、肝硬化急性失代偿和ACLF的发病机制

(一) 全身性炎症 全身性炎症始于代偿期肝硬化，随着病情进展炎症反应加重，AD时进展迅速，发生ACLF时炎症达到顶峰。代偿期肝硬化、失代偿期肝硬化、ACLF三组患者相比，外周血炎症分子如血浆C反应蛋白(CRP)、促炎细胞因子、抗炎细胞因子和趋化因子及氧化应激水平(不可逆氧化白蛋白和人非巯基白蛋白2(HNA2))逐渐升高[4]，表明ACLF具有全身性炎症特点。这种炎症反应可能与脓毒血症的全身炎症反应综合征症状相重叠，但由于肝病特有的门脉高压和肝功能不全，二者的并发症和预后完全不同。

关于AD全身性炎症的诱因知之甚少。近期，来自PREDICT的研究表明，AD以及ACLF常由细菌感染引发，也可能无明确诱因(如感染、创伤、烧伤、胰腺炎或失血性休克)[5]。在脓毒血症相关ACLF中，全身性炎症进展可能与细菌感染及细菌毒素入血、肝细胞死亡的严重程度和类型(AD中肝细胞主要发生凋亡[6]，ACLF更多的是坏死性凋亡和细胞炎性坏死等免疫相关的变化[7])有关，前者释放病原体相关分子模式(PAMPs)，后者引发损伤相关分子模式(DAMPs)。PAMPs和DAMPs被模式识别受体(PRRs)识别后产生炎症分子(细胞因子、趋化因子和脂质)、血管扩张剂和活性氧介导全身炎症反应，故ACLF与脓毒血症相关ACLF在这一点上表现出共性。目前对ACLF的炎症反应强于AD的原因仍不明确，可能取决于遗传因素、致病微生物和DAMPs、PAMPs或PRRs的数量。

(二) 免疫麻痹及细菌感染风险增加 细菌感染会诱发AD和ACLF，院内感染也是ACLF最常见和最严重的并发症，而ACLF高感染风险的原因尚不明确。ACLF的一个典型表现是外周血白细胞增多，但其细胞亚群的变化仍然未知。有研究发现，ACLF患者的单核细胞对PAMPs刺激表现出“免疫麻痹”的特征，即表达酪氨酸蛋白激酶(Mer)的CD14+单核细胞频数增加，该蛋白Mer由MERTK编码，属于TAM受体家族，抑制脂多糖(LPS)相关的TLR4介导的免疫细胞炎症信号的诱导，并降低该类单核细胞对LPS的炎症反应[8]。另外ACLF患者单核CD14+CD15-HLA-DR-髓系抑制性细胞(M-MDSCs)频数增加(占CD14+细胞的55%)，显著抑制T细胞增殖，减少TLR刺激后TNF-α和IL-6的产生，降低对大肠杆菌的吞噬能力[9]。有学者观察到ACLF患者的单核细胞增加产生IL-10的细胞频数，降低HLA-DR表达，损伤吞噬和氧化爆发(oxidative burst)能力，而谷氨酰胺合成酶抑制剂可改善单核细胞的吞噬功能和炎症反应[10]。另外，尽管ACLF患者的中性粒细胞已明显活化，但吞噬和消灭细菌的功能降低(吞噬能力低于42%)，因此患者发生感染、器官衰竭和死亡的风险显著增加[11]。综上所述，ACLF患者体内中性粒细胞功能减退并且单核细胞免疫功能受到抑制，导致患者更容易发生细菌感染并且抵御细菌的能力明显下降。

(三) 免疫病理假说和细胞能量危机假说 AD的器官功能障碍和ACLF器官衰竭的发病机制尚未完全阐明。全身性炎症程度与重要器官功能障碍有关，AD和轻度全身性炎症患者通常会出现肾功能不全，而ACLF患者衰竭器官的数量与全身性炎症程度联系紧密。在脓毒血症和重症脓毒血症患者体内细菌感染引起细胞因子释放，激活重要器官内的固有免疫细胞释放细胞因子、蛋白酶和活性氧来抵御细菌入侵，但过度的炎症反应会造成组织损伤，即免疫病理改变[12]。AD和ACLF的全身性炎症可能是通过类似的方式引起组织损伤，导致器官功能障碍或器官衰竭。然而目前还没有足够的AD或ACLF免疫病理学研究证据支持这一假说。

在脓毒血症患者或动物模型中观察到，由于大量炎症因子产生、急性期反应和细胞迁移增殖等一系列过程的发生，全身性炎症需要大量营养物质和能量，而这类患者通常乏力纳差摄入减少，机体通过分解肌糖原、脂肪组织以及骨骼肌等储备能源以供应耗能极高的各种生化反应，甚至于耗能超过供能，所以机体必须把营养物质优先分配给免疫组织，非免疫组织通过减少能量需求和线粒体氧化磷酸化来适应这一变化[13]。一项来自AD和ACLF患者队列研究中，高通量代谢组学和脂质组学研究证实了ACLF较之于AD患者，其血液中确实存在强烈的蛋白质和脂质分解反应，且线粒体氧化酶受到显著抑制[14]。另外，在发生单个器官衰竭的ACLF患者其他器官中同样能够检测到相似的线粒体功能受抑制及代谢物特征，表明炎症推动了全身一致性的代谢改变，这一机制可能在器官衰竭的发生、发展中发挥至关重要的作用。然而这些结果仍需要更多研究去证实。迄今为止，正如免疫病理学所发现的那样，为什么全身代谢失调会影响不同患者的不同器官仍然是未知的。值得注意的是，免疫病理学假说和代谢资源竞争作用的假说同样貌似有理并且相互不排斥。

二、白蛋白治疗的潜在机制

(一) 白蛋白的生物合成与代谢 白蛋白是一种67 kDa的球形水溶性蛋白质，富含天冬氨酸和谷氨酸残基，呈负电性，其半衰期约20 d，是血清和细胞外液中含量最丰富的蛋白质，约占所有血清蛋白的一半。白蛋白仅由肝细胞合成，翻译成前白蛋白，经内质网切除N端前肽后转运至高尔基体，并持续分泌到血液中。白蛋白被单核/巨噬细胞系统GP18和GP30受体、内皮细胞GP60受体识别后降解，而新生晶体片段受体(FcRn)在体内低pH环境中结合白蛋白，避免其被溶酶体降解，在血浆较高pH环境中与白蛋白解离，从而延长白蛋白的半衰期[15]。肝细胞和内皮细胞、肾小管上皮细胞均表达FcRn，其缺失都会导致低蛋白血症，但后者缺失与蛋白尿有关，故肝细胞和内皮细胞表达的FcRn仍然在稳定循环白蛋白水平方面发挥主要作用。

(二) 白蛋白的功能 人血浆渗透压由胶体渗透压和晶体渗透压组成，其中75%胶体渗透压的维持得益于白蛋白，故诸多证据肯定了白蛋白作为一种血容量扩张剂在肝硬化患者中的显著疗效[16-17]。白蛋白可以预防血容量丢失后心输出量减少并增加血浆肾素活性，防止SBP患者肾功能不全并降低死亡率，对比羟乙基淀粉表现出减少外周血管扩张、抑制内皮功能和增加心脏做功从而增加循环血量的效应[18]。此外白蛋白扩容可使血管收缩效应减弱，联合特利加压素治疗HRS患者比单独使用特利加压素其动脉压增加更显著[19]。

白蛋白发挥广泛的运输功能，可逆结合众多内源性或外源性分子，增加它们的溶解度以运送至特定的组织和器官，或清除有毒的代谢产物。未结合胆红素被白蛋白特异性运输至肝细胞，与葡萄糖醛酸结合后通过胆汁排泄至肠道。正常人维持血清胆汁酸水平依赖于其与白蛋白的结合，而肝硬化患者的胆汁酸水平明显升高，输注白蛋白增强结合胆汁酸可能有助于改善病情。白蛋白中多达7个位点(FA1到FA7)可结合长链脂肪酸，还能运输和灭活与全身性炎症有关的脂质，包括PG和PAMPs(LPS和脂磷壁酸)。其他与白蛋白结合的内源性物质还包括胆固醇、血红素、铁蛋白、维生素D和叶酸等。而白蛋白运输的外源分子中药物占很大比例，如华法林、吲哚美辛、布洛芬、地西泮等，使其溶解度增加、毒性降低和半衰期延长[17]。因此，失代偿期肝硬化患者可因低蛋白血症、白蛋白结构改变或内源性、外源性物质竞争性结合导致诸多物质的血清游离浓度升高。

白蛋白还通过抗氧化和调节免疫减轻全身性炎症。白蛋白抗氧化表现为一方面通过中和游离铜和铁限制氧化应激损伤，另一方面2/3的白蛋白以还原形式存在，其Cys-34残基中有一个游离硫基，可作为活性氧和氮化物的自由基清除剂，也是体内谷胱甘肽还原系统重要的还原性巯基来源。另外，白蛋白作为免疫调节分子，通过结合促炎介质如LPS、脂磷壁酸和肽聚糖等革兰阴性和革兰阳性菌的表面成分，传递至TLR4激活固有免疫诱导炎症发生[17]。连续使用白蛋白12周(每周1.5 g/kg)可以降低失代偿期肝硬化患者的全身炎症标志物[IL-6、粒细胞集落刺激因子(G-CSF)、IL-1ra和血管内皮生长因子(VEGF)][16]。

(三) 白蛋白的药代动力学和药效学 输注白蛋白的药代动力学主要受血容量、血清白蛋白浓度和输注剂量影响。曾有研究发现，健康人输注白蛋白240 min后，25 g剂量组白蛋白丢失50%，50 g剂量组丢失65%。先快速抽出900 mL血液再输注白蛋白240 min后，50 g剂量组的80%、100 g剂量组65%的白蛋白仍然保留。而在类似于失代偿期肝硬化的低血容量和低蛋白血症情况下，240 min后40%的白蛋白得到保留[20]。

白蛋白的结构完整性对其功能至关重要，失代偿期肝硬化促炎、促氧化的循环微环境威胁白蛋白分子的结构完整性，其中Cys-34残基的氧化损伤是最常见的改变，与肝硬化的严重程度和全身炎症程度相关，还能预测长达1年的随访死亡率[21]，其他的改变包括N-末端和C-末端部分残基被截断、糖基化和二聚化等转录后损伤。白蛋白受损后其结合和解毒、抗氧化和螯合金属离子的能力随着肝硬化加重而降低。有研究发现，氧化形式的白蛋白包括人非巯基白蛋白1(HNA1)和HNA2两种，HNA1有助于外周血单核细胞(PBMC)合成促炎性细胞因子，为清除和替代HNA1从而抑制肝硬化患者全身性炎症提供了理论基础[22]。随着受损白蛋白在人体总白蛋白库中的比例越大，未受损、保持完整结构的白蛋白比例就越少，且远低于临床上常规测定的血清白蛋白浓度。关于白蛋白的整体功能与其循环量和结构完整性的假设开启了“有效白蛋白浓度”的概念，其确立应当基于白蛋白功能的测量而不仅仅是浓度的测量[23]。实际上失代偿期肝硬化的有效白蛋白浓度与疾病严重程度和白蛋白功能有独立的关联，并且相比血清白蛋白浓度，有效白蛋白浓度是预测ACLF和短期死亡率更好的指标。在此基础上，应当探索是否能用有效白蛋白浓度升高来代表临床治疗目标，并确定新的有效白蛋白浓度生物标志物。

(四) 白蛋白的长期治疗方案 减少并发症发生、改善患者预后和生活质量以及减少医疗费用仍是肝硬化临床诊疗中的重要问题。在两项重要研究表明长期使用白蛋白可以更好地控制腹水之后，人们对白蛋白治疗失代偿性肝硬化的认识也有所提高，最近又有两项随机临床试验和一项观察性研究评估了长期白蛋白治疗的疗效。一项多中心、随机试验(ANSWER试验)观察到431例利尿剂无改善的肝硬化腹水患者接受标准药物治疗(SMT)或SMT加白蛋白(40 g，每周两次，持续2周，后40g，每周1次)治疗18个月后，白蛋白组18个月总存活率(77%)明显高于SMT组(66%)，相应的死亡风险降低了38%[24]。一项类似的前瞻性研究也证实了白蛋白是减少死亡发生的独立保护性因素，且能降低并发症(上消化道出血除外)的再发生率，其SMT+白蛋白(20 g，每周两次)治疗组的24个月死亡率也明显低于单SMT组[25]。而另一项研究(MACHT研究)中，173例等待肝移植且有腹水的失代偿期肝硬化患者随机接受SMT加白蛋白(每15天予40g)和α1受体激动剂米多君(15～30 mg/d)或SMT+安慰剂的治疗，米多君和白蛋白治疗对血浆肾素活性和去甲肾上腺素有轻微抑制作用，但动脉压和血浆细胞因子水平均无明显变化，且两组在随访期间发生并发症或1年内死亡的概率也没有显著差异[26]。比较发现，MACHT试验中白蛋白用量约为另外两项研究的一半，且除ANSWER研究外都没有使用负荷剂量给药，白蛋白剂量可能对其功能的发挥至关重要，只有高剂量白蛋白(每周1.5 g/kg)才能改善稳定型失代偿期肝硬化患者的有效血容量和全身性炎症[16]。在此研究基础上，使用高剂量白蛋白或根据治疗反应调整剂量可以得到更好的治疗效果，同时在肝硬化患者长期白蛋白治疗期间，应该监测血清白蛋白浓度来指导使用白蛋白的剂量。

三、总结和展望

在过去的20年里，我们对肝硬化及其并发症的发病机制以及白蛋白生物学功能的理解都有了较为深入的认识。然而AD和ACLF患者体内加剧的全身性炎症状态一直以来被忽视。

肝病中白蛋白治疗前景广泛，但仍有诸多问题亟需解决：首先，对每个肝病患者白蛋白受损的三个主要功能结构域(金属结合域、半胱氨酸-34结构域和结合位点)可以用钴结合试验、高效色谱或电子顺磁共振谱分别进行评估[27]，从而建立“有效白蛋白浓度”模型，以提高白蛋白输注的疗效并降低治疗成本。第二，市场在售的白蛋白仅含有约50%为还原型、具有活性功能的巯基白蛋白，近40%白蛋白以HNA1的形式存在[28]，迫切需要新的方法提高白蛋白的质量以提升白蛋白的疗效。第三，亟需深入研究肝硬化患者发生低蛋白血症的机制，阐明机制才能制定纠正低蛋白血症的有效措施。第四，仍需更多严格设计和实施的临床研究为白蛋白在肝硬化人群中的治疗策略提供证据。