肝硬化腹水發病機制研究現狀

韓濤，聶彩云

·專家論壇·

肝硬化腹水發病機制研究現狀

韓濤，聶彩云

肝硬化；腹水；發病機制

腹水是肝硬化常見的并發癥，也是臨床上腹水的常見原因[1，2]。新發肝硬化患者10年內腹水的發生率高達50%～70%，腹水的出現被視為肝硬化病程的一個重要轉折點，是肝硬化疾病進展和肝功能失代償的重要表現。肝硬化患者腹水的發生不但會導致患者生活質量的下降[3]，而且與肝硬化的其他并發癥如自發性細菌性腹膜炎、肝腎綜合征等密切相關。肝硬化腹水還與不良預后相關，1a病死率約為15%，5a病死率則高達44%[4]。對肝硬化腹水發病機制的研究以及新的治療方法的探索有助于改善患者的生活質量和預后。然而，目前肝硬化腹水發病機制仍未完全闡明。

1 肝硬化腹水形成的主要病理生理學學說

一般認為，肝硬化腹水是肝功能減退和門靜脈高壓的共同結果，腹水形成的機制涉及多方面的因素：（1）門靜脈高壓，腹腔內臟血管床靜水壓增高，組織液回吸收減少而漏入腹腔，是腹水形成的決定性因素；（2）有效循環血容量不足，腎血流減少，腎素-血管緊張素-醛固酮系統激活，腎小球濾過率降低；（3）低白蛋白血癥，血漿膠體滲透壓降低，毛細血管內液體漏入腹腔或組織間隙；（4）肝臟對醛固酮和抗利尿激素滅活作用減弱，導致水鈉潴留；（5）肝淋巴液生成增多，自肝包膜表面漏入腹腔，參與腹水的形成。

有關肝硬化腹水形成的主要學說包括充盈不足學說、泛溢學說、周圍動脈擴張學說和腹水形成前相學說。這些學說各有特點，并不是完全對立的，而是具有一定的相關性。（1）充盈不足學說（underfilling theory）認為門脈高壓和低蛋白血癥是腹水形成的始動因素，毛細血管床Starling平衡被破壞，血管內液及肝淋巴液漏入腹腔。有效循環血量減少，繼而激活交感神經及腎素-血管緊張素-醛固酮系統（renin angiotensin aldosteronesystem，RAAS），水鈉重吸收增加，進一步加重腹水的形成[5]。但充盈不足學說的缺陷在于，研究發現肝硬化患者血容量并不降低，反而高于非肝硬化者[6]。（2）泛溢學說（overflow hypothesis）認為水鈉潴留是腹水形成的始動因素，血容量增加并溢漏入腹腔，形成腹水[7]。泛溢學說的缺陷在于，水鈉潴留、血容量過多理論上應該抑制交感神經及RAAS系統的活性，與肝硬化患者交感神經及RAAS系統的激活并不相符。（3）周圍動脈擴張學說（peripheral arterial vasodilation theory）認為周圍動脈血管擴張是腹水形成的始動因素，門脈高壓導致體內一氧化氮（NO）等血管活性物質增加，誘發內臟動脈擴張，導致動脈充盈不足，從而激活交感神經及RAAS系統，引起水鈉潴留、血容量增加以及血管過度充盈，并與低蛋白血癥、淋巴管擴張、淋巴液回流障礙等因素共同誘發腹水形成[8]。（4）腹水形成前相學說（forward theory of ascites formation）是近年來在周圍動脈擴張學說基礎上，建立的腹水形成新學說。該學說結合了動脈充盈不足和正向反饋內臟毛細血管壓力和濾過增加、淋巴液生成增加，同時考慮了動脈充盈不足和內臟血管滿溢兩方面的因素在腹水形成中的作用。認為肝硬化、門脈高壓所引起的內臟動脈擴張是腹水形成的原因，一方面直接影響內臟微循環，促進微循環毛細血管壓和濾過系數增加，導致內臟淋巴液形成和回流增多，另一方面內臟動脈擴張、充盈不足可通過神經、體液因素誘導體內水鈉潴留，最終導致腹水的形成[9]。

2 肝硬化腹水發病機制的研究進展

上述學說試圖從不同的角度來闡釋肝硬化腹水的發生，但都不足以完全解釋肝硬化腹水形成的機制，且隨著肝硬化嚴重程度的進展，參與肝硬化腹水形成及進展的因素更為復雜。近年來，在門脈高壓與內臟血管擴張、血液動力學紊亂、腎臟因素、淋巴系統、內毒素血癥等方面也取得一定的進展。2.1門脈高壓、內臟血管擴張與腹水形成門脈高壓和內臟血管擴張是肝硬化腹水形成的主要病理生理學機制。在肝硬化患者，肝內血管阻力增加導致門脈高壓，門脈高壓的發展又會影響肝外內臟循環和體循環的平衡，引起側支循環的形成和動脈血管擴張。高動力循環狀態、入肝血流量增加加劇門脈高壓的發展，從而導致腹水的形成[10]。

門脈壓力由肝血管阻力和門靜脈血流量兩方面因素決定，影響肝血管阻力的因素主要包括解剖和功能兩個方面。解剖學因素為肝硬化導致的肝內血流關系紊亂，功能學因素包括內皮細胞功能障礙、擴血管物質減少、血管收縮物質增加、肝星狀細胞（HSCs）的激活、肝內血管生成等。內皮細胞功能障礙可導致肝內血管舒縮調節缺陷、炎癥、纖維化以及肝再生不全，加重肝硬化和門脈高壓[11，12]。NO是最重要的血管擴張劑，肝硬化患者肝竇內皮細胞NO生成減少，但是內臟及體循環內皮細胞生成NO增多，造成肝竇壓力增高，而內臟及體循環血管擴張[13]。內源性血管收縮物質如內皮素-1（ET-1）、血管緊張素Ⅱ、兒茶酚胺和白三烯等，會增加肝竇阻力[14]。血栓素A2（Thromboxane A2，TXA2）是肝竇內皮細胞在COX-1催化下產生的血管收縮物質，在肝硬化患者中TXA2生產增加，肝內血管血流阻力增加。研究發現血栓素A2受體抑制劑或COX-1抑制劑可以降低硬化肝臟增加的血流阻力[15,16]。HSCs的活化在肝纖維化形成的發病機制中起重要作用，HSCs激活并轉化為肌成纖維細胞可增加肝竇局部血管阻力[17]，而且激活的HSCs對血管擴張物質如NO反應性降低[18]。此外，肝內血管生成可導致肝內血流紊亂，也增加了肝內血管阻力[19]。

門脈高壓早期即可引起循環擴血管物質的增加以及向中樞神經系統傳遞神經體液信號的增加[20]。研究證實，內臟血管擴張的發生早于鈉水潴留[21]。在動物模型以及門靜脈高壓患者中，內臟動脈血管擴張導致全身血管阻力降低、動脈血壓降低以及交感神經、RAAS系統的激活和抗利尿激素的釋放。系統性的血管擴張可造成血管擴張物質的過量蓄積或者血管對血管收縮物質的反應性降低[11，22]。門脈高壓引起內臟及體循環內皮細胞功能紊亂，輕微的門靜脈壓力升高就可以引起腸道血管內皮生長因子升高，腸道微循環內皮型一氧化氮合酶（eNOS）表達升高[23～25]。Ferguson et al研究發現誘導型一氧化氮合酶（iNOS）與肝硬化腹水患者周圍血管張力的調節有關[22]。降鈣素基因相關肽（CGRP）和腎上腺髓質素是有效的血管擴張神經肽，其在肝硬化患者特別是腹水和肝腎綜合征（HRS）患者中水平增加。這些血管活性物質在血流動力學改變的初始階段、疾病發展和最終腹水形成階段均發揮重要作用。系統性的血管擴張還與機體對去甲腎上腺素、血管緊張素-Ⅱ、血管加壓素、NO等血管活性物質的反應性降低有關。

2.2 血液動力學變化與腹水形成研究發現，反映心功能的指標氮末端-前體腦鈉肽（NT-pro-BNP）在肝硬化患者血清中顯著升高，并且與肝硬化嚴重程度相關，肝硬化腹水患者血清NT-pro-BNP水平顯著高于代償期肝硬化患者[26]，提示心臟因素與肝硬化腹水密切相關。肝硬化內臟血管擴張等血流動力學的改變可導致高動力循環狀態，表現為心輸出量增加、心率增加、系統性血管阻力降低和動脈壓降低。一方面，心輸出量的增加曾被認為是調節有效血容量的重要方式，但是全身血管阻力的降低仍會造成動脈充盈不足，并且隨著疾病的進展，缺血狀態更加嚴重，血液動力學的異常是肝硬化相關并發癥如肝腎綜合征、肝肺綜合征、組織缺氧的重要病理學基礎；另一方面，高動力循環狀態導致循環血容量的增加，加重門靜脈高壓，同時由于胃腸道和肝臟血流量占心輸出量的1/3，高動力循環狀態直接或間接地加重肝硬化兩大并發癥靜脈曲張破裂出血和腹水的進展。通過增加內臟血管阻力和減少心輸出量來改善高動力循環狀態，是治療肝硬化門脈高壓的藥理學基礎[27]。但隨著肝硬化的進展，尤其在伴有頑固性腹水的終末期肝硬化患者，心臟代償功能嚴重下降，可以導致重要臟器灌注不足，β受體阻滯劑可降低該類患者的生存率。

2.3 腎臟因素與腹水形成在肝硬化門脈高壓早期，可能已經出現腎功能不全，肝腎相互作用學說認為肝功能不全和門靜脈高壓引起的肝腎神經反射在肝硬化腹水形成中為始動因素。該學說把肝硬化腹水發展分成4個階段：即腹水前期、反應性腹水期、頑固性腹水期和肝腎綜合征期。肝硬化血液動力學異常、動脈充盈不足、有效循環血容量減少以及神經體液系統的激活，導致腎臟血管收縮、腎臟血量減少，最終導致肝腎綜合征的發生。在腎臟參與肝硬化腹水發生機制研究方面，前列腺素、血管加壓素與水通道蛋白（AQP）等因素是近年來研究的熱點。

2.3.1 前列腺素給予肝硬化腹水患者非甾體抗炎藥物（NSAIDs）可以觀察到明顯的尿量減少、尿鈉排出減少、腎小球濾過率降低及腎血流量降低。在不伴有RAAS系統和交感神經系統激活的代償期肝硬化患者，使用NSAIDs藥物一般不會損害其腎功能。在伴有腹水和高血漿抗利尿激素的肝硬化患者使用前列腺素抑制劑阿司匹林會造成腎臟排水能力的顯著下降。Marta LoA pez-Parra et al研究表明，在肝硬化腹水大鼠腎臟中可同時檢測到COX1和COX2，而COX1的表達水平沒有變化，肝硬化大鼠腎功能的維持主要依賴于COX-1衍生的前列腺素的作用[28]。

2.3.2 水通道蛋白與血管加壓素AQP是肝硬化患者腎臟調節水排泄的重要通道，AQP在肝硬化尤其在伴有腹水患者體內明顯升高[29]，水通道蛋白2（AQP2）是腎臟水重吸收的重要因素[30]。已有大量研究證實血管加壓素與肝硬化腹水的形成關系密切，門脈高壓患者內臟血管擴張導致的有效血容量不足，刺激壓力感受器導致血管加壓素（AVP）的釋放，后者作用于其受體，發揮抗利尿作用。研究發現，在肝硬化腹水大鼠模型中，腎臟AQP1和AQP2蛋白水平與正常大鼠相比顯著上調，特利加壓素能顯著下調AQP2水平[31]。同時有研究表明在肝硬化患者中AQP1基因多態性影響機體的水潴留[32]。肝硬化患者排自由水的能力下降，主要與血管加壓素（抗利尿激素）分泌增加有關，血管加壓素與腎臟集合管基側膜上的V2受體結合，被激活的V2受體刺激AQP 2合成，AQP2在內膜上形成孔道，使游離水能夠從集合管的內腔進入細胞，然后進入血液，選擇性拮抗V2受體藥物托伐普坦可抑制腎小管對水的重吸收，具有清除自由水的利尿效果[33]，但其治療肝硬化腹水的長期療效及安全性需要進一步觀察。

2.4 淋巴系統與腹水形成肝硬化患者肝臟淋巴液產生明顯增加，其淋巴系統異常與腹水形成關系密切[34]。肝硬化腹水大鼠淋巴系統內皮細胞eNOS表達上調，可引起淋巴管結構重塑，而eNOS抑制劑能夠改善淋巴管結構異常，減少淋巴液的蓄積和腹水的產生[35]。

2.5 內毒素血癥、益生菌與肝硬化腹水在失代償期肝硬化患者，由于肝實質細胞和Kupffer細胞功能嚴重受損、門體靜脈分流和腸道黏膜功能受損、腸道菌群失調或移位等原因，來自腸道的革蘭陰性桿菌細胞壁外層的脂多糖易進入體循環而導致腸源性內毒素血癥。肝硬化伴腹水大鼠血漿內毒素水平顯著高于肝硬化不伴腹水動物，顯示內毒素血癥在肝硬化腹水形成中有可能起著重要作用。近期研究發現補充益生菌群有助于降低肝硬化腹水患者肝靜脈壓力梯度和心率，增加其血管阻力和平均動脈壓，改善肝內和全身血流動力學的異常[36]。

總之，肝硬化腹水是反映肝硬化疾病進展的重要標志之一，與患者的不良預后密切相關。肝硬化腹水的發病機制仍有待進一步闡明，同時臨床上肝硬化腹水患者可合并腫瘤、結核桿菌感染等其他疾病，導致發病機制更為復雜。腹水的出現不僅降低了患者的生活質量，同時增加了患者的病死率。對肝硬化腹水形成機制的深入探討，必將有助于提高肝硬化腹水的臨床治療水平，從而進一步改善患者的生活質量和預后。

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（收稿：2014-04-28）

（校對：陳從新）

Pathogenesis of ascites formation in liver cirrhosis

Han Tao，Nie Caiyun.

Liver cirrhosis；Ascites；Pathogenesis

’s address】Department of Hepatology，Third Central Hospital，Tianjin Institute of Hepatobiliary Diseases，Tianjin Key Laboratory of Artificial Cells，Tianjin 300170，China.E-mail:hantaomd@126.com

10.3969/j.issn.1672-5069.2014.04.002

300170天津市第三中心醫院肝內科/天津市肝膽疾病研究所/天津市人工細胞重點實驗室

韓濤，教授，主任醫師，副院長，博士生導師。長期從事肝病等內科疾病的臨床與基礎研究，先后承擔國家及省部級科研課題10余項，在國內外專業期刊發表論文80余篇，參加編寫教材及專著10余部。擔任中華醫學會肝病學分會常委、中華醫學會感染病學分會委員、天津市醫學會肝病學分會主任委員、天津市醫學會感染病學分會副主任委員、天津市中西醫結合肝病分會副主任委員，擔任國內外10余種專業雜志編委。E-mail:hantaomd@126.com