免疫損傷在慢加急性肝衰竭發病機制中的作用*

梅夢如 盧昌林 劉美燕 劉志芳 黃小桃 陳炳東 顏耿杰 林 鏞 龍富立

廣西中醫藥大學第一附屬醫院(廣西中醫藥大學第一臨床醫學院) (廣西 南寧, 530023)

目前全球醫學界對慢加急性肝衰竭(ACLF) 的定義尚未完全統一。《肝衰竭診治指南(2018年版)》指出,ACLF是由于各種因素所導致的慢性肝病患者肝功能水平急劇降低的急性肝衰竭綜合征,可合并多種并發癥如肝性腦病、腹水、感染、電解質紊亂、肝腎綜合征等,甚至由此引發肝外器官功能衰竭。其病情兇險、病程進展迅速,短期死亡率較高,如無法及早進行肝移植,其死亡率將超過70%[1]。究其原因,主要由于本病的發病機制仍未得到完全明晰。目前關于ACLF發病機制的闡釋,學術界比較關注的有“系統性炎癥反應假說”和“二次打擊學說”等說法?；诓《靖腥?、急性酒精性肝炎等相關因素所造成的系統性炎癥反應綜合征(SIRS),學術界提出“系統性炎癥反應假說”來解釋ACLF的發生機制[2]。另外,以免疫炎癥損傷為主導的“二次打擊學說”也被大多數學者所認可,即肝細胞在肝炎病毒(主要為HBV)再激活復制、活動性酒精性肝炎以及其他多種因素聯合作用下受損,進而產生變性壞死,并釋放出大量的炎性分解產物,當此產物大量入血后,而機體相應的抗炎機制未作出有效應答,導致過度的免疫反應,以此對肝臟產生“二次打擊”,進而引發全身性炎癥反應綜合征,最終促使肝衰竭的發生[3]。兩種說法都凸顯了免疫炎癥損傷在ACLF發病機制中的重要地位?，F本文就免疫炎癥損傷相關的CD4+T淋巴細胞、巨噬細胞的極化和細菌感染等在ACLF發生機制中的作用進行綜述。

1 免疫炎癥損傷相關炎癥細胞及因子

1.1 致炎因子DAMPs和PAMPs及其相關分子 ACLF炎癥損傷反應進行時,機體內天然模式識別受體(PRRs)特異性識別致炎因子病原相關分子模式(PAMPs)后,并誘導對細菌及其他病原微生物等產生炎癥反應[4]。ACLF發生時,由于多種因素發生作用,免疫細胞及相應的炎癥細胞因子通路被激活,機體組織因此受損進而產生損傷相關分子模式(DAMPs)分子和其他炎癥因子,PRRs如[Toll-樣受體(TLR)4、TLR2、 嘌呤受體等])特異性識別PAMPs分子上相關配體,使得免疫細胞更加表現為促炎表型,并分解出細胞因子以及趨化因子,機體炎癥信號因此被啟動,進而產生持續的炎癥亢進反應[5]。近年來白細胞介素-1(IL-1)家族成員的功能與ACLF發生的關系受到越來越多的關注,并且研究最多的兩個成員,即IL-33和IL-1α,除了作為經典細胞因子的功能外,IL-33和IL-1α還是DAMP過程的一部分,是提示細胞損傷的早期預警信號[6]。IL-33刺激免疫系統通過其受體ST2對病毒入侵作出反應,趨化免疫細胞浸潤到肝臟,增加細胞因子的分泌,并對肝細胞造成毒性損傷,而ST2缺陷小鼠發展為更嚴重的肝炎和更多的肝臟炎癥細胞浸潤,表明IL-33/ST2軸在ACLF中可能具有治療潛力[7]。IL-1α在細胞損傷或凋亡期間,從經歷TNF誘導的壞死性死亡的巨噬細胞或凋亡體中,通過RIPK3/半胱天冬酶-8細胞凋亡信號轉導以半胱天冬酶-1依賴性方式釋放,觸發炎癥反應[8]。Monteiro等[9]通過研究證實了ACLF在代償性肝硬化中的發展與IL-1α和IL-1β的增加有關。

1.2 CD4+T淋巴細胞及其相關因子 CD4陽性T淋巴細胞(CD4+T),又可稱輔助性T淋巴細胞,其作用是輔助CD8+T淋巴細胞消滅機體內病毒、細菌等有害病原微生物,是人體免疫系統中不可缺少的免疫細胞,參與機體體液免疫,同時也具有免疫抑制作用。研究證明,CD4+T 淋巴細胞參與的免疫炎癥損傷在HBV-ACLF 的發生機制中發揮至關重要的作用[10]。CD4+T中主要有兩大類細胞參與炎癥反應的調節,第一類為調節性T細胞(Treg),其通過分泌白細胞介素-10( IL-10)以及轉化生長因子-β(TGF-β)等多種抗炎因子從而減輕機體內的炎癥反應;第二類則是輔助T細胞17(Th17),其通過分泌白細胞介素-17A(IL-17A)、白細胞介素-23( IL-23)以及腫瘤壞死因子-α(TNF-α)等多種促炎因子來促進炎癥反應的表達從而使炎癥反應加劇。研究表明在ACLF的發生機制中,Treg和Th17細胞為最主要的 T 細胞亞群之一[11,12]。研究發現,對于HBV-ACLF的發生,Treg與Th17扮演了重要角色,Th17/Treg越大,ACLF患者的生存率越低,相反Th17/Treg比值越小,則其生存率越高[13]。文獻表明,HBV-ACLF 患者體內的Th17、Th22、IL-22以及IL-17值與健康人群相比升高[14],而Th1水平與健康人群相比則降低,且IL-22值與ACLF病死率呈正相關。由此表明,CD4+T淋巴細胞亞群介導的炎癥反應在ACLF發病中有著重要作用。此外,通過肝內外損傷因素的共同干預,CD4+T和CD8+T淋巴細胞由此分泌大量炎性介質,致使機體免疫應答機制產生過度亢進表現,進而肝細胞發生損傷甚至變性壞死,隨著抗炎介質的過度入血,引發機體代償性抗炎反應綜合征,使機體向抑炎方向發展,從而增加感染的易感性[15],由此導致嚴重的內毒素血癥和全身多器官功能衰竭,進而引起系列嚴重并發癥,進一步加重病情的進展。

1.3 巨噬細胞及其相關因子 近年來,關于巨噬細胞極化的相關研究逐漸深入,有研究證實肝臟巨噬細胞是急性肝損傷發生機制的核心。肝臟巨噬細胞(Kupffer細胞)是肝臟應對各種免疫病原體的第一道屏障,具有很強的可塑性,參與肝臟免疫活動的發展過程,是肝臟免疫系統的重要組成部分。根據肝臟內免疫微環境穩態的改變,Kupffer細胞表現出促炎M1型和抑炎M2型兩種相反的極化狀態,二者的穩態共同調控肝臟炎癥反應,其平衡傾向決定了炎癥是繼續進展還是可逆恢復。Kupffer細胞M1型主要由脂多糖(LPS)單獨或與γ干擾素(IFN-γ)和TNF-α等協同活化,分泌IL-1β、IL-6和CD86等促炎因子;而由M2型巨噬細胞誘導活化的IL-10、IL-4及轉化生長因子-β(TGF-β)等,分泌表達CD206、Arg1、IL-10 等抑炎因子[16]。ACLF 發生后,由于免疫系統過度應答,以致變性的巨噬細胞釋放大量的促炎因子以及趨化因子,從而使疾病向促炎M1型極化,并經過反復的級聯反應,機體內免疫微環境穩態嚴重破壞,從而造成全身炎癥反應綜合征,產生細胞因子風暴,促使ACLF 病程加劇惡化[17]。在一項急性肝損傷模型中,精胺通過促進肝臟巨噬細胞從M1向M2方向極化,抑制促炎因子TNF-α和IL-1β等的表達,促進抗炎因子IL-10表達,能有效減輕急性肝損傷[18]。譚年花等[19]研究表明,赤芍、附片可以促進肝臟巨噬細胞向M2型極化,并且能夠抑制其向M1方向極化,減輕肝衰竭過程中的炎癥反應。ACLF發病始終都受M1/M2型巨噬細胞極化平衡的調控,并且其極化平衡狀態是ACLF炎癥級聯反應中的重要環節,影響病程的發展及預后[20]。肝衰竭的發生演變過程中,宿主經受兩種不同的調節作用,第一種為病程早、中期階段病毒介導的炎癥反應,第二種則為病程晚期階段細菌LPS介導的炎癥反應,當ACLF病程進一步加劇,宿主在經受以上兩種調節作用后,其自身免疫防御系統嚴重受損,免疫功能受到抑制,免疫功能紊亂,使機體不但對細菌感染率升高,對病原微生物的易感性也升高,表現為免疫炎癥損傷,并產生一系列嚴重并發癥[21]。由此表明,巨噬細胞極化在疾病發展過程中產生了重要作用。持續進行的炎癥反應及免疫反應失衡是肝衰竭發生發展的關鍵病理環節,肝衰竭“細胞因子風暴”效應中的Kupffer細胞,在肝衰竭整個發病過程中產生了重要作用[22]。

1.4 細菌感染 大量研究表明,細菌感染既是ACLF發生發展的重要因素,也是ACLF常見并發癥,同時也可作為影響ACLF預后的獨立因素,細菌感染明顯提高患者的死亡率[23]。自發性細菌性腹膜炎是ACLF發生率最高的感染;其次是繼發型腹膜炎、尿路感染、自發性及繼發性菌血癥等[24]。在此過程中,PAMPs(如LPS和細菌DNA等)及DAMPs大量存在,并通過PRRs特異性識別PAMPs,釋放過量的炎癥細胞因子如IL-6、IL-8、IL-10、IFNγ等[25],過度激活體內固有免疫系統,免疫反應過度應答致使炎癥因子水平釋放增加,導致炎癥因子風暴。當“炎癥因子風暴”發生后,宿主免疫功能異常,增加機體感染的易感性,從而進一步加重機體炎癥反應,在此過程中大量炎性介質瀑布樣釋放入血,而機體相應的抗炎機制并未作出有效應答,最終導致全身性炎癥反應綜合征,甚至多種嚴重并發癥。另外PAMPs和DAMPs引發的全身性炎癥反應綜合征和機體的氧化應激反應,也可引起免疫介導的組織破壞和器官受損。同時,細菌感染、上消化道出血等肝外損傷因素通過PAMPs引起免疫功能紊亂(免疫過度激活)、抗炎-促炎水平失衡誘導全身性炎癥反應綜合征和細胞因子風暴的發生,導致ACLF的發病,并最終引起多器官發生衰竭,造成患者的死亡[26]。此外,由于ACLF晚期患者腸黏膜損傷,患者體內的腸道機械屏障、免疫屏障、生物以及化學等屏障受損,此時患者易出現“腸泄漏”和“免疫麻痹”現象。目前關于ACLF發病中細菌感染機制的研究主要包括以下:①腸道菌群移位;腸道菌群在維持腸道內微生態環境穩定中扮演著至關重要的角色。近幾年,國內外多項研究表明腸道細菌移位是引起ACLF的重要因素。腸道的微環境免疫系統通過腸-肝軸影響免疫引起的的肝損傷,腸道微生態穩態失衡與肝衰竭發病機制相關,疫病原微生物組成的菌落失衡與肝臟病變嚴重程度密切相關[27]。侯藝鑫等[28]發現 HBV - ACLF 患者腸道菌群結構的豐度和種類較正常人群顯著下降,潛在致病菌表現為逐漸上升,而潛在有益菌則表現為逐漸降低,二者的倒置可能造成腸道菌群的紊亂甚至移位,移位的腸道菌群或許增加了機體感染易感性并且導致炎癥過度激活,故腸道菌群移位在HBV-ACLF的發病機制中扮演著重要角色。如何維持腸道微生態的穩態,保持腸道菌群的生理特性,或許會成為阻斷ACLF發展的有力措施。②免疫逃逸;有實驗研究表明,ACLF宿主機體內存在免疫逃逸現象,宿主免疫功能下降,這使得患者感染的風險增大。

2 其他相關細胞及其因子

2.1 髓樣細胞觸發受體2(TREM-2) TREM-2是一種跨膜糖蛋白,為近年來新發現的免疫球蛋白超家族一員,在機體天然性免疫和適應性免疫過程中發揮重要作用,可負向調節免疫應答和炎癥反應。在肝細胞損傷過程中,肝損傷部分可通過負向調節TLR信號傳導影響肝臟炎癥,在免疫炎癥反應中發揮著重要作用[29,30]。柳梅等[31]研究結果顯示,當TREM-2水平升高,與宿主預后不良有關,其高表達是宿主的一種自我保護表現,且同時反映肝臟炎癥損傷較重,提示臨床預后較差。近年來,多項研究報道顯示TREM-2具有抑炎作用,陳思霖[32]研究指出,在ACLF患者中,TREM-2或許通過負向調節促炎細胞因子IL-6、IL-8的分泌并參與HBV-ACLF的發生發展過程,且能抑制肝臟的炎癥反應,改善患者肝功能。Perugorria等[33]發現,在小鼠和人類肝損傷過程中升高TREM-2的水平,能夠有效的抑制肝臟炎癥損傷,這一過程似乎與其在炎癥期間的負調節作用相關,且他們的研究表明,TREM-2可能是促進肝損傷期間炎癥消退和預防實質細胞死亡的有吸引力的靶點。但目前其在肝損傷及ACLF發病中的作用機制尚未明晰。

2.2 血小板 肝病患者易伴發脾功能亢進,且后期免疫紊亂,免疫失衡和脾臟的滯留破壞,致使血小板破壞增多,在慢性肝臟疾病患者中,血小板計數<150×109/L的患者甚至可達76%[34];研究表明,中性粒細胞與淋巴細胞比值(NLR)以及血小板與淋巴細胞比值(PLR)的水平能夠反應宿主炎癥反應的程度[35]。韓才均等[36]研究表明NLR和PLR是預測HBV-ACLF患者預后不良的評估因素。體現血小板活化能力和預測血小板功能的生物學指標為平均血小板體積(MPV),HBV-ACLF患者中的MPV水平增加是血小板參與ACLF發生發展的體現,是連接其發病機制的重要媒介。Bernsmeier等[37]指出,血小板可分泌多種生長因子,這些生長因子能夠促進肝細胞的再生,而血小板計數減少能加重肝臟的破壞,導致慢性肝病、肝硬化的進展。其在ACLF發病中扮演的角色或許可成為阻斷肝衰竭疾病進展的新視角和新思路,但其具體發生機制仍不明確,有待深入研究探討。

3 展望

總之,ACLF是臨床常見的內科危重癥之一,其病情進展快,短期死亡率高,救治難度大。充分明晰其發病機制、阻斷病程進展、降低患者死亡率是當前亟待解決的難點和熱點。免疫炎癥損傷、巨噬細胞極化和細菌感染等均參與了ACLF的發生發展過程,與本病的發病機制密切相關,下一步可以從上述思路著手深入探討ACLF的發病機制,力求為肝衰竭免疫系統重建及炎癥損傷的控制提供新的研究方向和新思路,尋找其阻斷病程進展的有效通路及靶點,為本病的新藥研發提供前期研究基礎。