???? 人工肝,又稱人工肝支持系統(tǒng)(AISS)或體外肝臟支持裝置(ELAD), 是借助體外機(jī)械、化學(xué)或物理性裝置,暫時(shí)部分替代肝臟功能,從而協(xié)助治療肝臟功能不全或相關(guān)肝臟疾病的血液凈化方法。它主要適用于重型肝炎(尤其伴有肝性腦病)、肝腎綜合征、肝肺綜合征,以及電解質(zhì)酸堿平衡失調(diào)和血流動力學(xué)紊亂者,也可用于肝移植圍手術(shù)期的過渡性治療。根據(jù)其組成和性質(zhì)主要分為非生物型人工肝、生物型人工肝和組合生物型人工肝。近年來,在重癥肝炎尤其是合并多臟器功能障礙的治療中,人工肝已逐漸體現(xiàn)出其優(yōu)越性及安全性,與此同時(shí)降低了肝功能衰竭患者在等待肝移植手術(shù)過程中的死亡率。本文簡略介紹近一年來人工肝在臨床應(yīng)用的現(xiàn)狀和進(jìn)展。
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????非生物型人工肝
???? 非生物型人工肝(NBAL)包括血漿置換、血液透析、血液濾過、血液/血漿灌流、分子吸附循環(huán)系統(tǒng)、連續(xù)性血液凈化治療等方法,在經(jīng)過多年的臨床實(shí)踐,現(xiàn)在NBAL已是十分成熟的肝臟替代療法。
???? 1. 血漿置換(PE) 開展最早,但仍是目前最為普及的NBAL。它是將患者的血液通過血漿分離方法分離出血漿并棄除,同時(shí)補(bǔ)充患者所缺乏的及在置換術(shù)中丟失的多種物質(zhì),如凝血因子、白蛋白、電解質(zhì)等,并改善患者的免疫功能。臨床應(yīng)用結(jié)果證實(shí),單次應(yīng)用2500~3200 ml置換液置換治療,可使血漿總膽紅素平均下降40%~60%。
???? 在過去的一年中,國內(nèi)多項(xiàng)臨床研究證實(shí),單純的PE治療重癥肝炎有效率均大于65%。同時(shí)因傳統(tǒng)的血漿分離器的孔徑大(0.2~0.6 μm),血漿透過時(shí)無選擇性,為此近年來浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院研制出小孔徑血漿置換器EC-4A(0.03 μm),保留了一部分原有血漿中的活性物質(zhì),初步結(jié)果顯示小孔徑血漿分離器血流動力更穩(wěn)定,療效更好。
???? 另外根據(jù)近兩年的臨床經(jīng)驗(yàn),我們推薦將PE聯(lián)合血漿灌流,或聯(lián)合持續(xù)血液透析濾過(CHDF)進(jìn)行治療。CHDF連續(xù)治療能夠持續(xù)清除生長速度極快、彌散性強(qiáng)、分布容積廣的中分子物質(zhì),維持血流動力學(xué)穩(wěn)定,PE能清除大分子蛋白結(jié)合毒素,并補(bǔ)充凝血因子等生物活性物質(zhì)。故CHDF聯(lián)合PE均能全面清除蛋白結(jié)合毒素及水溶性毒素,降低顱內(nèi)壓,改善腎功能,利于腦水腫、肝腎綜合征及多器官功能不全綜合征(MODS)等致命性并發(fā)癥的防治。
???? 2. 分子吸附循環(huán)系統(tǒng)(MARS) 是目前研究及探討最為熱門的NBAL。其治療原理是將患者體內(nèi)的毒素,包括蛋白結(jié)合毒素和非結(jié)合毒素,通過一特殊透析器轉(zhuǎn)移至10%白蛋白透析液中,這些毒素與白蛋白結(jié)合或溶解于白蛋白溶液中,然后結(jié)合毒素的白蛋白透析液分別經(jīng)過常規(guī)透析、活性炭吸附和陰離子樹脂吸附而得到再生,再生后白蛋白透析液再與患者血液進(jìn)行交換,從而連續(xù)將患者體內(nèi)的毒素進(jìn)行清除。這種方式結(jié)合了透析和灌流技術(shù),較PE更適合于伴有血氨增高、肝性腦病、電解質(zhì)紊亂及肝腎綜合征患者,其不良反應(yīng)更小,發(fā)生血漿過敏概率低,因此其臨床應(yīng)用已在有條件的醫(yī)院得到推廣。在2003年北京佑安醫(yī)院的一項(xiàng)MARS治療重肝的臨床試驗(yàn)中,治愈好轉(zhuǎn)率高達(dá)89.53%。
???? 正在國外開展的蛋白吸附再循環(huán)(PARS)就是在MARS的基礎(chǔ)上用高通量濾器代替MARS透析器,持續(xù)血漿灌流吸附血濾術(shù)(CARS)也是應(yīng)用MARS的原理直接將血漿分離后進(jìn)行灌流、吸附和濾過。國內(nèi)新近也在研發(fā)的持續(xù)白蛋白凈化系統(tǒng)(CAPS),其原理也和 MARS相似,主要區(qū)別在于用高通量血濾器PF-1200代替 MARS透析器,應(yīng)用HA330灌流器或BL300膽紅素吸附器代替MARS白蛋白循環(huán)中的活性炭吸附器和陰離子交換吸附器。但CAPS白蛋白結(jié)合毒素交換量偏小,而凈化白蛋白的吸附容積較高。
???? 3. 聯(lián)合型非生物人工肝方法 在2005年底時(shí)“第二屆全國人工肝及血液凈化學(xué)術(shù)年會”上,有學(xué)者提出今后人工肝趨勢將從單一治療模式向多種方法聯(lián)合或序貫應(yīng)用發(fā)展,包括非生物型人工肝方法的聯(lián)合應(yīng)用。除血漿置換聯(lián)合血漿灌流,或聯(lián)合持續(xù)血液透析濾過外,根據(jù)病情需要也可應(yīng)用血液透析/濾過聯(lián)合血液灌流,膽紅素吸附聯(lián)合血漿灌流的聯(lián)合兩種NBAL的人工肝方式,或采用本身就結(jié)合了多種非生物人工肝方法,如MARS,生物透析吸附治療系統(tǒng)(Biologic-DT系統(tǒng)),它結(jié)合了透析和碳粉末吸附技術(shù),血漿濾過透析(PDF),是聯(lián)合了血漿置換和持續(xù)性血液透析濾過,以分別清除不同大小分子毒性物質(zhì)或不同性質(zhì)物質(zhì)。
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????生物型人工肝
???? 生物型人工肝(BAL)是與正常肝臟最為接近的人工肝支持系統(tǒng),可以比較全面地替代肝臟解毒、生物合成和分泌代謝等功能,有望成為重型肝炎、肝衰竭患者最具有創(chuàng)新性與挑戰(zhàn)性的治療措施。它是將肝細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)與血液凈化技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,其基本原理是將體外培養(yǎng)增殖的肝細(xì)胞置于特殊的生物反應(yīng)器內(nèi),利用體外循環(huán)裝置將肝衰竭患者血液或血漿引入生物反應(yīng)器,通過反應(yīng)器內(nèi)的半透膜與肝細(xì)胞進(jìn)行物質(zhì)交換和生物作用。它利用肝細(xì)胞分泌內(nèi)源性活性物質(zhì)和轉(zhuǎn)化外源性毒素而發(fā)揮作用,其中內(nèi)源性活性物質(zhì)包括各種蛋白、代謝酶和活性因子等。
???? BAL由三部分組成:①生物成分;②生物反應(yīng)器;③輔助循環(huán)裝置:包括外部控制系統(tǒng)和體外循環(huán)系統(tǒng)。
???? 1. 生物成分:肝細(xì)胞是BAL的核心原材料,是生物反應(yīng)器的主要成分。關(guān)鍵是盡可能接近正常人肝細(xì)胞功能、對人體無害、有足夠數(shù)量。理論上說人源性肝細(xì)胞,包括肝干細(xì)胞、胚胎肝細(xì)胞、骨髓干細(xì)胞,人腫瘤細(xì)胞系細(xì)胞及永生化細(xì)胞,動物源性肝細(xì)胞如豬肝細(xì)胞都可以作為BAL 的肝細(xì)胞來源。
???? a. 在美國 Brotherton等研究證實(shí),人類腫瘤細(xì)胞系C3A細(xì)胞具有很多的正常肝細(xì)胞功能,如白蛋白、轉(zhuǎn)鐵蛋白、第5和第7凝血因子、抗纖維蛋白酶3、C3補(bǔ)體、α-l抗胰蛋白酶和甲胎蛋白合成功能;并有糖原異生、尿素合成、利多卡因的代謝及其他細(xì)胞色素P450酶活性等功能,且致瘤性低。以C3A細(xì)胞為材料的ELAD生物人工肝進(jìn)行的I 期、Ⅱ期臨床研究,證明患者耐受性良好,未出現(xiàn)嚴(yán)重不良事件,是目前較好的選擇。
???? b. 而動物源性(如豬肝細(xì)胞)的代謝功能與人肝細(xì)胞最為相近,但前者在功能上仍存在種屬差異,生物相容性受限,隨著豬源性逆轉(zhuǎn)錄病毒(PERV)可感染人類細(xì)胞被證實(shí),其安全問題引起重視。
???? c. 猴腎病毒40(SV40)T基因、人端粒酶催化亞基(hTERT)基因等常被應(yīng)用于人和動物(主要為豬)肝細(xì)胞的永生化?；蜣D(zhuǎn)染所獲永生化肝細(xì)胞解決了增殖難題,但由于其具備癌基因的表達(dá),其作用機(jī)制也就是腫瘤細(xì)胞逃避免疫監(jiān)視、擺脫正常的細(xì)胞周期、抗凋亡以達(dá)無限增殖的機(jī)制。其應(yīng)用于治療的安全性還在研究中。
???? 2. 生物反應(yīng)器:現(xiàn)在人們從理論上認(rèn)為,約需200 g肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞才能替代肝臟的功能。既往應(yīng)用膠原膜、膠原凝膠、膠原三明治培養(yǎng)技術(shù)培養(yǎng)肝細(xì)胞,很難達(dá)到如此大量的肝細(xì)胞。雖然微載體肝細(xì)胞聚合球培養(yǎng)能使細(xì)胞濃度達(dá)到107細(xì)胞/ml,但是微載體法培養(yǎng)肝細(xì)胞受損細(xì)胞數(shù)量很大,達(dá)到43%~66%。目前單種纖維的中空纖維艙制成BAL已經(jīng)用于臨床,其安全性和有效性被證實(shí)。國內(nèi)研究者目前嘗試在中空纖維艙中直接加入高濃度的肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞,經(jīng)培養(yǎng)后細(xì)胞聚合成球,并能表達(dá)出良好的功能。
???? 3. 目前成熟的BAL系統(tǒng)
???? a. 美國ELAD生物人工肝支持系統(tǒng) ELAD肝臟支持系統(tǒng)主要由兩部分構(gòu)成:生物反應(yīng)器部分和輔助部分。生物反應(yīng)器由特殊材料作為支架,人工培養(yǎng)的 C3A細(xì)胞在支架上生長。ELAD系統(tǒng)中還加了三個(gè)細(xì)胞過濾器,以杜絕少數(shù)脫落細(xì)胞進(jìn)入人體的可能性。
???? b. 由Sauer教授等在德國柏林研發(fā)成功的肝支持系統(tǒng)(LSS) 該系統(tǒng)采用清除結(jié)合毒素的白蛋白的單通路白蛋白透析系統(tǒng)解毒模塊,即為模塊型體外肝支持系統(tǒng)(MELS)。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是提高細(xì)胞氧供和物質(zhì)交換而特別設(shè)計(jì)的生物反應(yīng)器,由細(xì)胞模塊和解毒模塊兩種體外治療單位聯(lián)合組成,生物反應(yīng)器中三束交織型中空纖維構(gòu)成三維的骨架,外管腔內(nèi)含培養(yǎng)的肝細(xì)胞和非實(shí)質(zhì)細(xì)胞。三束中空纖維管中兩束用于血漿灌流,氧氣和二氧化碳通過另外一束親水性纖維使生物反應(yīng)器中的細(xì)胞能進(jìn)行良好的氣體交換,提高其生物活性。在應(yīng)用人肝細(xì)胞進(jìn)行的I期臨床試驗(yàn)中,8例患者接受了MELS的治療,有6例患者成功過渡到肝移植而生存。
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????組合生物型人工肝
???? 組合生物型人工肝(HBALSS)集NBAL的解毒和BAL的合成、代謝和轉(zhuǎn)化等作用于一體,代表了人工肝今后的主流發(fā)展方向。在評價(jià)了緩慢血漿置換(SPE)聯(lián)合豬肝細(xì)胞中空纖維管型生物人工肝(BLSS)、SPE 與血液透析(HD)聯(lián)合豬肝細(xì)胞中空纖維管型BLSS治療早期慢性重型肝炎后,人們發(fā)現(xiàn)SPE+BLSS、SPE+HD+BLSS組成的兩種混合型生物人工肝系統(tǒng)對早期慢性重型肝炎臨床療效顯著,安全性好。
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????人工肝的展望
???? 隨著材料與技術(shù)的不斷進(jìn)步,同時(shí)根據(jù)患者病情采用不同方法的不同組合,非生物人工肝的效果不斷提高,成為體外人工肝支持的重要方法,對NBAL而言,如何將不良反應(yīng)和成本降低將是其主要問題。
???? 而生物型人工肝基礎(chǔ)研究和臨床應(yīng)用發(fā)展較快,但尚有很多問題需要解決,最主要的是需要尋找能夠表達(dá)高水平肝臟特異功能的人類肝細(xì)胞株,并在體外能夠收獲和擴(kuò)增足夠肝干細(xì)胞,誘導(dǎo)它們定向分化。若能在細(xì)胞源和生物反應(yīng)器等方面取得突破,同時(shí)合理地將非生物人工肝和生物成分相結(jié)合,必能構(gòu)建出高效而完善的混合型人工肝,這將是發(fā)展的方向。
???? 總之,隨著人工肝技術(shù)的臨床實(shí)際應(yīng)用的逐漸成熟與完善,人工肝將為肝衰竭患者的治療帶來最大的希望。開發(fā)高效安全的“維持性肝透析”和以血液凈化為平臺、以肝干細(xì)胞和組織工程為前導(dǎo)的真正意義上的“人工肝臟”是我們共同的目標(biāo)。 （轉(zhuǎn)自中國醫(yī)學(xué)論壇報(bào)）
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