肝功能衰竭患者血清乳酸、苹果酸脱氢酶1水平变化及其与合并感染的关系

郭金，石春霞，邓威，张璐懿，陈倩，龚作炯

武汉大学人民医院感染科，武汉430060

肝脏作为人体能量代谢（糖、脂质、蛋白质合成）的重要枢纽，在各种原因（病毒、酒精、药物等）导致肝细胞坏死，肝功能急剧恶化，出现LF时，可以观察到明显的能量代谢异常，常表现为高乳酸血症、低酮体、三羧酸循环和尿素循环抑制等特点［1-3］。肝功能衰竭（LF）可表现为意识障碍和凝血功能紊乱，是常见且致命的临床急症［4］。苹果酸脱氢酶1（MDH1）是一种胞质蛋白，可以利用NADH将苹果酸转化为草酰乙酸，在胞质的苹果酸—天冬氨酸穿梭、草酰乙酸还原中起重要作用［5-6］。MDH1的分布与能量代谢水平呈正相关，主要存在于心脏和骨骼肌中，但在肝脏中也有相当量的表达［7-8］。乳酸一度被用作揭示机体缺氧的指标，但越来越多的文献表明，在肿瘤细胞以及免疫细胞发生代谢重编程后，通过有氧糖酵解也会产生大量的乳酸［9］。文献［10］报道，在糖酵解加速的癌组织中MDH1活性及乳酸水平增加。LF患者由于免疫失调易合并感染［11］，而LF和败血症时均伴有代谢亢进，糖酵解增强［12］。但目前针对乳酸和MDH1与LF能量代谢联系的研究较少。2019年3—10月，我们观察了LF患者血清乳酸、MDH1水平变化，并分析乳酸、MDH1与LF患者合并感染的关系。

1 资料与方法

1.1 临床资料 LF合并感染35例（合并组），男25例，女10例；年龄（49.2±13.8）岁。肝衰竭患者40例（衰竭组），男28例，女12例；年龄（50.0±14.0）岁。肝硬化患者40例（硬化组），男28例，女12例；年龄（53.6±10.8）岁。诊断标准：硬化组根据患者临床表现、病史、影像学、超声、实验室检查等诊断［13］，衰竭组符合《肝衰竭诊治指南（2018年版）》［14］，合并组诊断标准综合了肝衰竭指南与文献［15］。排除标准：①肝癌病例；②合并心、肺、脑、肾等重要脏器严重病变者；③合并其他恶性肿瘤病例；④合并妊娠病例。同期健康体检者20例（正常组），男12例，女8例；年龄（51.6±6.7）岁。体检健康者无肝脏相关疾病病史，无慢性病病史。4组一般资料无统计学差异，具有可比性。本研究经武汉大学人民医院伦理委员会批准通过，所有患者均签署知情同意书。

1.2 乳酸、MDH1和临床生化指标检测方法 采集入选对象血清标本，使用人MDH1酶联免疫试剂盒（武汉华美生物工程有限公司）检测MDH1，根据说明书向包被抗MDH1抗体的酶标板中依次加入标本或标准品以及试剂，用酶标仪在450 nm波长下测定吸光度（OD值），计算样本浓度；使用乳酸检测试剂盒（南京建成生物工程研究所有限公司）检测乳酸，严格按照说明书加入检测样本及试剂，酶标仪测定波长630 nm处OD值，计算相应样本浓度。CS5100全自动血凝分析仪（日本Sysmex）检测PTA、国际标准化比值（INR），XN-9000血细胞计数仪（日本Sys‑mex）检测红细胞计数（RBC）、白细胞计数（WBC）、中性粒细胞比例（N%）、血小板计数（PLT）、血红蛋白（Hb），ADVIA2400全自动生化分析仪（日本Sie‑mens）检测谷丙转氨酶（ALT）、谷草转氨酶（AST）、白蛋白（ALB）、总胆红素（TBiL），iCHROMA免疫荧光分析仪（韩国BodiTech）检测超敏C-反应蛋白（hs-CRP）。

1.3 统计学方法 采用SPSS25.0统计软件。正态分布的计量资料以±s表示，多组间比较采用单因素方差分析，两组间比较使用LSD检验；非正态分布计量资料用中位数（四分位数间距）［M（Q）］表示，比较采用非参数检验。Pearson相关分析法分析血清乳酸、MDH1及临床生化指标的相关性。多因素Logistic回归分析法分析LF患者合并感染的危险因素。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 各组血清乳酸、MDH1水平比较 血清乳酸、MDH1水平比较见表1。

表1 各组血清乳酸、MDH1水平比较（±s）

表1 各组血清乳酸、MDH1水平比较（±s）

注：与正常组比较，▲P<0.05；与硬化组比较，△P<0.05；与衰竭组比较，▽P<0.05。

组别合并组衰竭组硬化组正常组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 各组PTA、INR、WBC、N%、RBC、Hb、PLT比较 PTA、INR、WBC、N%、RBC、Hb、PLT比 较见表2。

表2各组PTA、INR、WBC、N%、RBC、Hb、PLT比较

2.3 各组ALT、AST、ALB、TBiL、hs-CRP水平比较 ALT、AST、ALB、TBiL、hs-CRP比较见表3。

表3各组ALT、AST、ALB、TBiL、hs-CRP水平比较

2.4 血清乳酸、MDH1水平与临床生化指标的相关性 血清乳酸水平与MDH1（r=0.838）、TBiL（r=0.639）呈正相关，与PTA（r=-0.555）、ALB（r=-0.510）呈 负 相 关，P均<0.05；MDH1水 平 与TBiL（r=0.581）、AST（r=0.427）、ALT（r=0.421）呈正相关，与PTA（r=-0.562）、ALB（r=-0.436）呈负相关，P均<0.05；MDH1与 乳 酸 呈 正 相 关（r=0.838，P<0.05）。

2.5 LF合并感染危险因素分析结果 根据衰竭组及合并组乳酸、MDH1、ALT的中位数将连续型变量转化为分类变量，性别、年龄为哑变量，以LF是否合并感染为因变量（赋值0=未发生感染，1=合并感染），乳酸、MDH1为自变量，年龄、性别、ALT为协变量进行多因素Logistic回归分析，结果显示乳酸≥5.71 mmol/L、MDH1≥939.90 mU/mL是LF患者发生感染的危险因素，详见表4。

表4 LF合并感染多因素Logistic回归分析结果

3 讨论

LF是由各种原因导致的严重肝损害，伴有肝、肾、脑、凝血等多个系统功能衰竭，病死率高［16］，目前主要通过肝脏合成、代谢、免疫等方面的指标评估LF患者肝功能损伤程度［17］。但现有的指标对于LF进展的评估仍存在一定的局限性，并且感染作为LF的常见合并症，其发生风险的判定对于临床诊断和治疗都至关重要。在合并感染的急性肝衰竭（ALF）患者中，30%的患者没有典型的发热和炎症指标（如WBC、CRP）升高表现［11］，因而需要相关指标明确发生感染的风险，通过早期识别改善预后。

肝脏作为调节人体能量代谢的中心，占机体能量消耗的24%，LF患者肝细胞破坏量为80%～85%，表现出了更高的能量消耗水平［18］。正常情况下，细胞主要由线粒体氧化磷酸化供能，LF时出现线粒体功能障碍，可出现能量代谢紊乱（糖酵解亢进、蛋白质、脂肪、氨基酸分解代谢及脂肪酸β氧化抑制）［19］。类比癌细胞及固有免疫细胞的代谢重编程（Warburg效应），即通过增强糖酵解以快速生产能量，MDH1将草酰乙酸转化为苹果酸时伴随NAD+的产生，协同乳酸脱氢酶（LDH）促进糖酵解［10，20］。GAUDE等［21］发现，线粒体功能障碍时，MDH1也起到了辅助糖酵解的作用。MDH1表达基因敲除后，胞质NAD+/NADH比例下降90%，进一步印证了MDH1的辅助功能［22］。据报道［12，23-24］，ALF患者内脏血流量并未有明显减少，发生严重肝损伤时，心输出量在48 h内可达峰值，外周血管阻力下降，肝血流增加5倍［25］。研究［26］显示，内脏循环异常可能导致血流分配不足和微循环障碍，部分组织灌注不足。但进一步实验却证明，LF时乳酸的产生主要来源于有氧糖酵解，乳酸水平与肝脏能量代谢状态有关。

本研究显示，乳酸和MDH1水平在各组依次为：合并组>衰竭组>硬化组>正常组，MDH1水平变化可能的机制包括：①LF时线粒体氧化磷酸化障碍、有氧糖酵解加速。因此，细胞内增加的糖酵解代谢可能导致MDH1的表达增加。②作为一种胞质蛋白，MDH1在门脉区组织损伤时释放入血，肝损伤时血清MDH1升高，这与SCHOMAKER等［27］的研究结果相符，他们还对比了肝损伤恢复期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复情况。此外，肝酶如ALT等的释放可能与血流动力学变化密切相关，但MDH1的增加是否有此种机制的参与仍需进一步探讨［28］。YU等［29］发现，ACLF患者糖酵解抑制，可能与我们研究选取的患者LF临床类型和严重程度不同有关。因为随着肝细胞衰竭进展，糖酵解相关的基因（葡萄糖6-磷酸脱氢酶、丙酮酸脱氢酶磷酸酶催化亚基2、葡萄糖磷酸变位酶、葡萄糖-6磷酸酶催化亚基）表达下调，糖酵解亦减弱［20］。乳酸的变化可能与LF时糖酵解加速和糖异生减少有关［30］。同时由于肝脏是乳酸清除的主要部位（占全身的70%），肝细胞的大量破坏可能导致乳酸清除减少［26，30］。本研究还显示，乳酸和MDH1分别与反映肝功能异常的指标（PTA、TBiL、AST、ALB、ALT）以及TBiL、PTA、ALB水平具有明显相关性，提示乳酸和MDH1水平能够良好反应肝功能受损程度。此外多因素Logistic分析表明，乳酸≥5.71 mmol/L和MDH1≥939.90 mU/mL是LF患者发生感染的危险因素。这与许多研究［9］的结论一致，即败血症和内毒素能增加有氧糖酵解、产生乳酸是一致的。合并感染时Toll样受体诱导免疫和炎症反应，与配体（细菌成分和内源性配体）结合后引发细胞信号级联反应，最终调控细胞内转录。如脂多糖与巨噬细胞上的Toll样受体4结合后可促进能量代谢从氧化磷酸化向有氧糖酵解转化［9］。据报道［31］，LF是否合并感染似乎并不能明显影响LF患者血液代谢物质水平，但研究［19］表明败血症相关的ACLF通过病原相关分子模式诱导全身炎症反应，表现为更强烈的糖酵解。

总之，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患者发生感染的危险因素。因而可以密切监测患者血清乳酸、MDH1水平变化，积极采取对症治疗措施，以预防感染、改善LF患者预后。