免疫损伤在慢加急性肝衰竭发病机制中的作用*

梅梦如 卢昌林 刘美燕 刘志芳 黄小桃 陈炳东 颜耿杰 林 镛 龙富立

广西中医药大学第一附属医院(广西中医药大学第一临床医学院) (广西 南宁, 530023)

目前全球医学界对慢加急性肝衰竭(ACLF) 的定义尚未完全统一。《肝衰竭诊治指南(2018年版)》指出,ACLF是由于各种因素所导致的慢性肝病患者肝功能水平急剧降低的急性肝衰竭综合征,可合并多种并发症如肝性脑病、腹水、感染、电解质紊乱、肝肾综合征等,甚至由此引发肝外器官功能衰竭。其病情凶险、病程进展迅速,短期死亡率较高,如无法及早进行肝移植,其死亡率将超过70%[1]。究其原因,主要由于本病的发病机制仍未得到完全明晰。目前关于ACLF发病机制的阐释,学术界比较关注的有“系统性炎症反应假说”和“二次打击学说”等说法。基于病毒感染、急性酒精性肝炎等相关因素所造成的系统性炎症反应综合征(SIRS),学术界提出“系统性炎症反应假说”来解释ACLF的发生机制[2]。另外,以免疫炎症损伤为主导的“二次打击学说”也被大多数学者所认可,即肝细胞在肝炎病毒(主要为HBV)再激活复制、活动性酒精性肝炎以及其他多种因素联合作用下受损,进而产生变性坏死,并释放出大量的炎性分解产物,当此产物大量入血后,而机体相应的抗炎机制未作出有效应答,导致过度的免疫反应,以此对肝脏产生“二次打击”,进而引发全身性炎症反应综合征,最终促使肝衰竭的发生[3]。两种说法都凸显了免疫炎症损伤在ACLF发病机制中的重要地位。现本文就免疫炎症损伤相关的CD4+T淋巴细胞、巨噬细胞的极化和细菌感染等在ACLF发生机制中的作用进行综述。

1 免疫炎症损伤相关炎症细胞及因子

1.1 致炎因子DAMPs和PAMPs及其相关分子 ACLF炎症损伤反应进行时,机体内天然模式识别受体(PRRs)特异性识别致炎因子病原相关分子模式(PAMPs)后,并诱导对细菌及其他病原微生物等产生炎症反应[4]。ACLF发生时,由于多种因素发生作用,免疫细胞及相应的炎症细胞因子通路被激活,机体组织因此受损进而产生损伤相关分子模式(DAMPs)分子和其他炎症因子,PRRs如[Toll-样受体(TLR)4、TLR2、 嘌呤受体等])特异性识别PAMPs分子上相关配体,使得免疫细胞更加表现为促炎表型,并分解出细胞因子以及趋化因子,机体炎症信号因此被启动,进而产生持续的炎症亢进反应[5]。近年来白细胞介素-1(IL-1)家族成员的功能与ACLF发生的关系受到越来越多的关注,并且研究最多的两个成员,即IL-33和IL-1α,除了作为经典细胞因子的功能外,IL-33和IL-1α还是DAMP过程的一部分,是提示细胞损伤的早期预警信号[6]。IL-33刺激免疫系统通过其受体ST2对病毒入侵作出反应,趋化免疫细胞浸润到肝脏,增加细胞因子的分泌,并对肝细胞造成毒性损伤,而ST2缺陷小鼠发展为更严重的肝炎和更多的肝脏炎症细胞浸润,表明IL-33/ST2轴在ACLF中可能具有治疗潜力[7]。IL-1α在细胞损伤或凋亡期间,从经历TNF诱导的坏死性死亡的巨噬细胞或凋亡体中,通过RIPK3/半胱天冬酶-8细胞凋亡信号转导以半胱天冬酶-1依赖性方式释放,触发炎症反应[8]。Monteiro等[9]通过研究证实了ACLF在代偿性肝硬化中的发展与IL-1α和IL-1β的增加有关。

1.2 CD4+T淋巴细胞及其相关因子 CD4阳性T淋巴细胞(CD4+T),又可称辅助性T淋巴细胞,其作用是辅助CD8+T淋巴细胞消灭机体内病毒、细菌等有害病原微生物,是人体免疫系统中不可缺少的免疫细胞,参与机体体液免疫,同时也具有免疫抑制作用。研究证明,CD4+T 淋巴细胞参与的免疫炎症损伤在HBV-ACLF 的发生机制中发挥至关重要的作用[10]。CD4+T中主要有两大类细胞参与炎症反应的调节,第一类为调节性T细胞(Treg),其通过分泌白细胞介素-10( IL-10)以及转化生长因子-β(TGF-β)等多种抗炎因子从而减轻机体内的炎症反应;第二类则是辅助T细胞17(Th17),其通过分泌白细胞介素-17A(IL-17A)、白细胞介素-23( IL-23)以及肿瘤坏死因子-α(TNF-α)等多种促炎因子来促进炎症反应的表达从而使炎症反应加剧。研究表明在ACLF的发生机制中,Treg和Th17细胞为最主要的 T 细胞亚群之一[11,12]。研究发现,对于HBV-ACLF的发生,Treg与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,则其生存率越高[13]。文献表明,HBV-ACLF 患者体内的Th17、Th22、IL-22以及IL-17值与健康人群相比升高[14],而Th1水平与健康人群相比则降低,且IL-22值与ACLF病死率呈正相关。由此表明,CD4+T淋巴细胞亚群介导的炎症反应在ACLF发病中有着重要作用。此外,通过肝内外损伤因素的共同干预,CD4+T和CD8+T淋巴细胞由此分泌大量炎性介质,致使机体免疫应答机制产生过度亢进表现,进而肝细胞发生损伤甚至变性坏死,随着抗炎介质的过度入血,引发机体代偿性抗炎反应综合征,使机体向抑炎方向发展,从而增加感染的易感性[15],由此导致严重的内毒素血症和全身多器官功能衰竭,进而引起系列严重并发症,进一步加重病情的进展。

1.3 巨噬细胞及其相关因子 近年来,关于巨噬细胞极化的相关研究逐渐深入,有研究证实肝脏巨噬细胞是急性肝损伤发生机制的核心。肝脏巨噬细胞(Kupffer细胞)是肝脏应对各种免疫病原体的第一道屏障,具有很强的可塑性,参与肝脏免疫活动的发展过程,是肝脏免疫系统的重要组成部分。根据肝脏内免疫微环境稳态的改变,Kupffer细胞表现出促炎M1型和抑炎M2型两种相反的极化状态,二者的稳态共同调控肝脏炎症反应,其平衡倾向决定了炎症是继续进展还是可逆恢复。Kupffer细胞M1型主要由脂多糖(LPS)单独或与γ干扰素(IFN-γ)和TNF-α等协同活化,分泌IL-1β、IL-6和CD86等促炎因子;而由M2型巨噬细胞诱导活化的IL-10、IL-4及转化生长因子-β(TGF-β)等,分泌表达CD206、Arg1、IL-10 等抑炎因子[16]。ACLF 发生后,由于免疫系统过度应答,以致变性的巨噬细胞释放大量的促炎因子以及趋化因子,从而使疾病向促炎M1型极化,并经过反复的级联反应,机体内免疫微环境稳态严重破坏,从而造成全身炎症反应综合征,产生细胞因子风暴,促使ACLF 病程加剧恶化[17]。在一项急性肝损伤模型中,精胺通过促进肝脏巨噬细胞从M1向M2方向极化,抑制促炎因子TNF-α和IL-1β等的表达,促进抗炎因子IL-10表达,能有效减轻急性肝损伤[18]。谭年花等[19]研究表明,赤芍、附片可以促进肝脏巨噬细胞向M2型极化,并且能够抑制其向M1方向极化,减轻肝衰竭过程中的炎症反应。ACLF发病始终都受M1/M2型巨噬细胞极化平衡的调控,并且其极化平衡状态是ACLF炎症级联反应中的重要环节,影响病程的发展及预后[20]。肝衰竭的发生演变过程中,宿主经受两种不同的调节作用,第一种为病程早、中期阶段病毒介导的炎症反应,第二种则为病程晚期阶段细菌LPS介导的炎症反应,当ACLF病程进一步加剧,宿主在经受以上两种调节作用后,其自身免疫防御系统严重受损,免疫功能受到抑制,免疫功能紊乱,使机体不但对细菌感染率升高,对病原微生物的易感性也升高,表现为免疫炎症损伤,并产生一系列严重并发症[21]。由此表明,巨噬细胞极化在疾病发展过程中产生了重要作用。持续进行的炎症反应及免疫反应失衡是肝衰竭发生发展的关键病理环节,肝衰竭“细胞因子风暴”效应中的Kupffer细胞,在肝衰竭整个发病过程中产生了重要作用[22]。

1.4 细菌感染 大量研究表明,细菌感染既是ACLF发生发展的重要因素,也是ACLF常见并发症,同时也可作为影响ACLF预后的独立因素,细菌感染明显提高患者的死亡率[23]。自发性细菌性腹膜炎是ACLF发生率最高的感染;其次是继发型腹膜炎、尿路感染、自发性及继发性菌血症等[24]。在此过程中,PAMPs(如LPS和细菌DNA等)及DAMPs大量存在,并通过PRRs特异性识别PAMPs,释放过量的炎症细胞因子如IL-6、IL-8、IL-10、IFNγ等[25],过度激活体内固有免疫系统,免疫反应过度应答致使炎症因子水平释放增加,导致炎症因子风暴。当“炎症因子风暴”发生后,宿主免疫功能异常,增加机体感染的易感性,从而进一步加重机体炎症反应,在此过程中大量炎性介质瀑布样释放入血,而机体相应的抗炎机制并未作出有效应答,最终导致全身性炎症反应综合征,甚至多种严重并发症。另外PAMPs和DAMPs引发的全身性炎症反应综合征和机体的氧化应激反应,也可引起免疫介导的组织破坏和器官受损。同时,细菌感染、上消化道出血等肝外损伤因素通过PAMPs引起免疫功能紊乱(免疫过度激活)、抗炎-促炎水平失衡诱导全身性炎症反应综合征和细胞因子风暴的发生,导致ACLF的发病,并最终引起多器官发生衰竭,造成患者的死亡[26]。此外,由于ACLF晚期患者肠黏膜损伤,患者体内的肠道机械屏障、免疫屏障、生物以及化学等屏障受损,此时患者易出现“肠泄漏”和“免疫麻痹”现象。目前关于ACLF发病中细菌感染机制的研究主要包括以下:①肠道菌群移位;肠道菌群在维持肠道内微生态环境稳定中扮演着至关重要的角色。近几年,国内外多项研究表明肠道细菌移位是引起ACLF的重要因素。肠道的微环境免疫系统通过肠-肝轴影响免疫引起的的肝损伤,肠道微生态稳态失衡与肝衰竭发病机制相关,疫病原微生物组成的菌落失衡与肝脏病变严重程度密切相关[27]。侯艺鑫等[28]发现 HBV - ACLF 患者肠道菌群结构的丰度和种类较正常人群显著下降,潜在致病菌表现为逐渐上升,而潜在有益菌则表现为逐渐降低,二者的倒置可能造成肠道菌群的紊乱甚至移位,移位的肠道菌群或许增加了机体感染易感性并且导致炎症过度激活,故肠道菌群移位在HBV-ACLF的发病机制中扮演着重要角色。如何维持肠道微生态的稳态,保持肠道菌群的生理特性,或许会成为阻断ACLF发展的有力措施。②免疫逃逸;有实验研究表明,ACLF宿主机体内存在免疫逃逸现象,宿主免疫功能下降,这使得患者感染的风险增大。

2 其他相关细胞及其因子

2.1 髓样细胞触发受体2(TREM-2) TREM-2是一种跨膜糖蛋白,为近年来新发现的免疫球蛋白超家族一员,在机体天然性免疫和适应性免疫过程中发挥重要作用,可负向调节免疫应答和炎症反应。在肝细胞损伤过程中,肝损伤部分可通过负向调节TLR信号传导影响肝脏炎症,在免疫炎症反应中发挥着重要作用[29,30]。柳梅等[31]研究结果显示,当TREM-2水平升高,与宿主预后不良有关,其高表达是宿主的一种自我保护表现,且同时反映肝脏炎症损伤较重,提示临床预后较差。近年来,多项研究报道显示TREM-2具有抑炎作用,陈思霖[32]研究指出,在ACLF患者中,TREM-2或许通过负向调节促炎细胞因子IL-6、IL-8的分泌并参与HBV-ACLF的发生发展过程,且能抑制肝脏的炎症反应,改善患者肝功能。Perugorria等[33]发现,在小鼠和人类肝损伤过程中升高TREM-2的水平,能够有效的抑制肝脏炎症损伤,这一过程似乎与其在炎症期间的负调节作用相关,且他们的研究表明,TREM-2可能是促进肝损伤期间炎症消退和预防实质细胞死亡的有吸引力的靶点。但目前其在肝损伤及ACLF发病中的作用机制尚未明晰。

2.2 血小板 肝病患者易伴发脾功能亢进,且后期免疫紊乱,免疫失衡和脾脏的滞留破坏,致使血小板破坏增多,在慢性肝脏疾病患者中,血小板计数<150×109/L的患者甚至可达76%[34];研究表明,中性粒细胞与淋巴细胞比值(NLR)以及血小板与淋巴细胞比值(PLR)的水平能够反应宿主炎症反应的程度[35]。韩才均等[36]研究表明NLR和PLR是预测HBV-ACLF患者预后不良的评估因素。体现血小板活化能力和预测血小板功能的生物学指标为平均血小板体积(MPV),HBV-ACLF患者中的MPV水平增加是血小板参与ACLF发生发展的体现,是连接其发病机制的重要媒介。Bernsmeier等[37]指出,血小板可分泌多种生长因子,这些生长因子能够促进肝细胞的再生,而血小板计数减少能加重肝脏的破坏,导致慢性肝病、肝硬化的进展。其在ACLF发病中扮演的角色或许可成为阻断肝衰竭疾病进展的新视角和新思路,但其具体发生机制仍不明确,有待深入研究探讨。

3 展望

总之,ACLF是临床常见的内科危重症之一,其病情进展快,短期死亡率高,救治难度大。充分明晰其发病机制、阻断病程进展、降低患者死亡率是当前亟待解决的难点和热点。免疫炎症损伤、巨噬细胞极化和细菌感染等均参与了ACLF的发生发展过程,与本病的发病机制密切相关,下一步可以从上述思路着手深入探讨ACLF的发病机制,力求为肝衰竭免疫系统重建及炎症损伤的控制提供新的研究方向和新思路,寻找其阻断病程进展的有效通路及靶点,为本病的新药研发提供前期研究基础。