肝功能衰竭患者血清乳酸、蘋果酸脫氫酶1水平變化及其與合并感染的關系

郭金，石春霞，鄧威，張璐懿，陳倩，龔作炯

武漢大學人民醫院感染科，武漢430060

肝臟作為人體能量代謝（糖、脂質、蛋白質合成）的重要樞紐，在各種原因（病毒、酒精、藥物等）導致肝細胞壞死，肝功能急劇惡化，出現LF時，可以觀察到明顯的能量代謝異常，常表現為高乳酸血癥、低酮體、三羧酸循環和尿素循環抑制等特點［1-3］。肝功能衰竭（LF）可表現為意識障礙和凝血功能紊亂，是常見且致命的臨床急癥［4］。蘋果酸脫氫酶1（MDH1）是一種胞質蛋白，可以利用NADH將蘋果酸轉化為草酰乙酸，在胞質的蘋果酸—天冬氨酸穿梭、草酰乙酸還原中起重要作用［5-6］。MDH1的分布與能量代謝水平呈正相關，主要存在于心臟和骨骼肌中，但在肝臟中也有相當量的表達［7-8］。乳酸一度被用作揭示機體缺氧的指標，但越來越多的文獻表明，在腫瘤細胞以及免疫細胞發生代謝重編程后，通過有氧糖酵解也會產生大量的乳酸［9］。文獻［10］報道，在糖酵解加速的癌組織中MDH1活性及乳酸水平增加。LF患者由于免疫失調易合并感染［11］，而LF和敗血癥時均伴有代謝亢進，糖酵解增強［12］。但目前針對乳酸和MDH1與LF能量代謝聯系的研究較少。2019年3—10月，我們觀察了LF患者血清乳酸、MDH1水平變化，并分析乳酸、MDH1與LF患者合并感染的關系。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 LF合并感染35例（合并組），男25例，女10例；年齡（49.2±13.8）歲。肝衰竭患者40例（衰竭組），男28例，女12例；年齡（50.0±14.0）歲。肝硬化患者40例（硬化組），男28例，女12例；年齡（53.6±10.8）歲。診斷標準：硬化組根據患者臨床表現、病史、影像學、超聲、實驗室檢查等診斷［13］，衰竭組符合《肝衰竭診治指南（2018年版）》［14］，合并組診斷標準綜合了肝衰竭指南與文獻［15］。排除標準：①肝癌病例；②合并心、肺、腦、腎等重要臟器嚴重病變者；③合并其他惡性腫瘤病例；④合并妊娠病例。同期健康體檢者20例（正常組），男12例，女8例；年齡（51.6±6.7）歲。體檢健康者無肝臟相關疾病病史，無慢性病病史。4組一般資料無統計學差異，具有可比性。本研究經武漢大學人民醫院倫理委員會批準通過，所有患者均簽署知情同意書。

1.2 乳酸、MDH1和臨床生化指標檢測方法 采集入選對象血清標本，使用人MDH1酶聯免疫試劑盒（武漢華美生物工程有限公司）檢測MDH1，根據說明書向包被抗MDH1抗體的酶標板中依次加入標本或標準品以及試劑，用酶標儀在450 nm波長下測定吸光度（OD值），計算樣本濃度；使用乳酸檢測試劑盒（南京建成生物工程研究所有限公司）檢測乳酸，嚴格按照說明書加入檢測樣本及試劑，酶標儀測定波長630 nm處OD值，計算相應樣本濃度。CS5100全自動血凝分析儀（日本Sysmex）檢測PTA、國際標準化比值（INR），XN-9000血細胞計數儀（日本Sys?mex）檢測紅細胞計數（RBC）、白細胞計數（WBC）、中性粒細胞比例（N%）、血小板計數（PLT）、血紅蛋白（Hb），ADVIA2400全自動生化分析儀（日本Sie?mens）檢測谷丙轉氨酶（ALT）、谷草轉氨酶（AST）、白蛋白（ALB）、總膽紅素（TBiL），iCHROMA免疫熒光分析儀（韓國BodiTech）檢測超敏C-反應蛋白（hs-CRP）。

1.3 統計學方法 采用SPSS25.0統計軟件。正態分布的計量資料以±s表示，多組間比較采用單因素方差分析，兩組間比較使用LSD檢驗；非正態分布計量資料用中位數（四分位數間距）［M（Q）］表示，比較采用非參數檢驗。Pearson相關分析法分析血清乳酸、MDH1及臨床生化指標的相關性。多因素Logistic回歸分析法分析LF患者合并感染的危險因素。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 各組血清乳酸、MDH1水平比較 血清乳酸、MDH1水平比較見表1。

表1 各組血清乳酸、MDH1水平比較（±s）

表1 各組血清乳酸、MDH1水平比較（±s）

注：與正常組比較，▲P<0.05；與硬化組比較，△P<0.05；與衰竭組比較，▽P<0.05。

組別合并組衰竭組硬化組正常組n 35 40 40 20乳酸（mmol/L）6.55±1.39▲△▽5.0±0.90▲△2.62±0.90▲1.09±0.24 MDH1（mU/mL）998.51±152.32▲△▽796.83±199.78▲△263.95±100.53 337.17± 58.51

2.2 各組PTA、INR、WBC、N%、RBC、Hb、PLT比較 PTA、INR、WBC、N%、RBC、Hb、PLT比 較見表2。

表2各組PTA、INR、WBC、N%、RBC、Hb、PLT比較

2.3 各組ALT、AST、ALB、TBiL、hs-CRP水平比較 ALT、AST、ALB、TBiL、hs-CRP比較見表3。

表3各組ALT、AST、ALB、TBiL、hs-CRP水平比較

2.4 血清乳酸、MDH1水平與臨床生化指標的相關性 血清乳酸水平與MDH1（r=0.838）、TBiL（r=0.639）呈正相關，與PTA（r=-0.555）、ALB（r=-0.510）呈 負 相 關，P均<0.05；MDH1水 平 與TBiL（r=0.581）、AST（r=0.427）、ALT（r=0.421）呈正相關，與PTA（r=-0.562）、ALB（r=-0.436）呈負相關，P均<0.05；MDH1與 乳 酸 呈 正 相 關（r=0.838，P<0.05）。

2.5 LF合并感染危險因素分析結果 根據衰竭組及合并組乳酸、MDH1、ALT的中位數將連續型變量轉化為分類變量，性別、年齡為啞變量，以LF是否合并感染為因變量（賦值0=未發生感染，1=合并感染），乳酸、MDH1為自變量，年齡、性別、ALT為協變量進行多因素Logistic回歸分析，結果顯示乳酸≥5.71 mmol/L、MDH1≥939.90 mU/mL是LF患者發生感染的危險因素，詳見表4。

表4 LF合并感染多因素Logistic回歸分析結果

3 討論

LF是由各種原因導致的嚴重肝損害，伴有肝、腎、腦、凝血等多個系統功能衰竭，病死率高［16］，目前主要通過肝臟合成、代謝、免疫等方面的指標評估LF患者肝功能損傷程度［17］。但現有的指標對于LF進展的評估仍存在一定的局限性，并且感染作為LF的常見合并癥，其發生風險的判定對于臨床診斷和治療都至關重要。在合并感染的急性肝衰竭（ALF）患者中，30%的患者沒有典型的發熱和炎癥指標（如WBC、CRP）升高表現［11］，因而需要相關指標明確發生感染的風險，通過早期識別改善預后。

肝臟作為調節人體能量代謝的中心，占機體能量消耗的24%，LF患者肝細胞破壞量為80%～85%，表現出了更高的能量消耗水平［18］。正常情況下，細胞主要由線粒體氧化磷酸化供能，LF時出現線粒體功能障礙，可出現能量代謝紊亂（糖酵解亢進、蛋白質、脂肪、氨基酸分解代謝及脂肪酸β氧化抑制）［19］。類比癌細胞及固有免疫細胞的代謝重編程（Warburg效應），即通過增強糖酵解以快速生產能量，MDH1將草酰乙酸轉化為蘋果酸時伴隨NAD+的產生，協同乳酸脫氫酶（LDH）促進糖酵解［10，20］。GAUDE等［21］發現，線粒體功能障礙時，MDH1也起到了輔助糖酵解的作用。MDH1表達基因敲除后，胞質NAD+/NADH比例下降90%，進一步印證了MDH1的輔助功能［22］。據報道［12，23-24］，ALF患者內臟血流量并未有明顯減少，發生嚴重肝損傷時，心輸出量在48 h內可達峰值，外周血管阻力下降，肝血流增加5倍［25］。研究［26］顯示，內臟循環異常可能導致血流分配不足和微循環障礙，部分組織灌注不足。但進一步實驗卻證明，LF時乳酸的產生主要來源于有氧糖酵解，乳酸水平與肝臟能量代謝狀態有關。

本研究顯示，乳酸和MDH1水平在各組依次為：合并組>衰竭組>硬化組>正常組，MDH1水平變化可能的機制包括：①LF時線粒體氧化磷酸化障礙、有氧糖酵解加速。因此，細胞內增加的糖酵解代謝可能導致MDH1的表達增加。②作為一種胞質蛋白，MDH1在門脈區組織損傷時釋放入血，肝損傷時血清MDH1升高，這與SCHOMAKER等［27］的研究結果相符，他們還對比了肝損傷恢復期MDH1下降速度，提示基于其半衰期短的特性，可以更好的反映肝功能恢復情況。此外，肝酶如ALT等的釋放可能與血流動力學變化密切相關，但MDH1的增加是否有此種機制的參與仍需進一步探討［28］。YU等［29］發現，ACLF患者糖酵解抑制，可能與我們研究選取的患者LF臨床類型和嚴重程度不同有關。因為隨著肝細胞衰竭進展，糖酵解相關的基因（葡萄糖6-磷酸脫氫酶、丙酮酸脫氫酶磷酸酶催化亞基2、葡萄糖磷酸變位酶、葡萄糖-6磷酸酶催化亞基）表達下調，糖酵解亦減弱［20］。乳酸的變化可能與LF時糖酵解加速和糖異生減少有關［30］。同時由于肝臟是乳酸清除的主要部位（占全身的70%），肝細胞的大量破壞可能導致乳酸清除減少［26，30］。本研究還顯示，乳酸和MDH1分別與反映肝功能異常的指標（PTA、TBiL、AST、ALB、ALT）以及TBiL、PTA、ALB水平具有明顯相關性，提示乳酸和MDH1水平能夠良好反應肝功能受損程度。此外多因素Logistic分析表明，乳酸≥5.71 mmol/L和MDH1≥939.90 mU/mL是LF患者發生感染的危險因素。這與許多研究［9］的結論一致，即敗血癥和內毒素能增加有氧糖酵解、產生乳酸是一致的。合并感染時Toll樣受體誘導免疫和炎癥反應，與配體（細菌成分和內源性配體）結合后引發細胞信號級聯反應，最終調控細胞內轉錄。如脂多糖與巨噬細胞上的Toll樣受體4結合后可促進能量代謝從氧化磷酸化向有氧糖酵解轉化［9］。據報道［31］，LF是否合并感染似乎并不能明顯影響LF患者血液代謝物質水平，但研究［19］表明敗血癥相關的ACLF通過病原相關分子模式誘導全身炎癥反應，表現為更強烈的糖酵解。

總之，LF患者血清乳酸、MDH1水平升高，血清乳酸≥5.71 mmol/L、MDH1≥939.90 mU/mL是LF患者發生感染的危險因素。因而可以密切監測患者血清乳酸、MDH1水平變化，積極采取對癥治療措施，以預防感染、改善LF患者預后。