组合型人工肝的研究进展

肝脏是体内代谢功能最旺盛器官之一，对维持机体内环境平衡至关重要。其主要功能包括分泌内源性活性物质、转化或者清除有毒物质。当病毒、药物、手术等因素导致肝功能受损时，体外人工肝支持系统（artificial liver support system，ALSS）可短暂代替肝脏清除体循环中部分有毒物质，改善炎症情况和血流动力学，为肝脏再生修复或肝移植提供机会。基于肝脏的基本生理功能，ALSS的设计分为两类，一类是围绕以清除血浆中各种毒素为目的非生物型人工肝（non-bioartificial liver，NBAL）；另一类是类似肝细胞分泌和转换功能的生物型人工肝（bioartificial liver，BAL）。ALSS目前可用于各种原因导致的肝衰竭、肝移植术前等待、移植后出现排异、移植肝脏无功能期、肝脏胆汁淤积导致的顽固性瘙痒、急性药物/食物中毒等疾病^［1］。由于单一模式的ALSS存在一定缺陷，不能兼顾清除毒性物质的同时补充相关活性物质（蛋白、凝血因子），所以临床广泛应用的是组合型ALSS。本文就近年来国内外组合型NBAL的临床应用情况和组合型BAL的研究进展进行阐述。

1.   组合型NBAL

NBAL的建立由血液净化而来，通过外置装置利用超滤、吸附、渗透、弥散、滤过等原理来清除血液中各种有害物质。近年来随着膜技术不断发展，NBAL也根据患者的疾病特点、治疗需求衍生出许多模式。目前国内应用成熟的NBAL包括血浆置换（PE）/选择性血浆置换（SPE）、血浆分子吸附（MAS）、血液/血浆灌流（HP/PP）、血液/血浆透析滤过（HDF/PDF）等模式，国外主要为基于白蛋白透析的分子吸附再循环系统（MARS）及分级血浆分离和吸附普罗米修斯（Prometheus）系统。笔者结合国内《人工肝血液净化技术临床应用专家共识（2022年版）》^［2］推荐的组合模式，介绍近年来组合型NBAL的临床应用进展，其优缺点详见表1。

1.1   DPMAS+PE

肝衰竭患者研究^［3-4］中发现相比于单独PE治疗组，DPMAS+PE治疗明显减少了血浆的消耗，改善肝酶、凝血功能，提高28天和90天生存率。在儿童急性肝衰竭人工肝支持治疗中，DPMAS+PE相比于单纯PE组不改变28天生存率，但是显著降低血浆消耗量，可减少人工肝治疗相关的不良事件发生^［5-6］。DPMAS+PE还用于改善甲亢危象合并急性肝损伤患者的临床症状^［7］。

1.2   PE+HDF/PDF

研究^［8-9］表明，PE+HDF可增加毒素清除范围，缓解肝性脑病、电解质紊乱、肾功能异常等，适用于伴肝肾综合征、肝性脑病等并发症的患者。在川崎病合并噬血细胞性淋巴组织细胞增多症和重症免疫患者中应用HDF+PE可明显改善症状与预后^［10-11］。PDF是PE与持续缓慢血液透析滤过相结合模式，用于脓毒性多器官衰竭患者，可明显降低28天死亡率^［12］。但在肝衰竭晚期合并多器官衰竭患者中持续的血浆透析滤过相比于PDF更安全有效^［13］。PDF可降低巨噬细胞活化综合征患者体内的促炎因子水平^［14］、改善劳力性热射病的多器官功能障碍等^［15］。

1.3   HDF+DPMAS、PE+PP+HDF、PDF+PP

这3种模式是基于血液透析滤过的组合模式，体外循环血量大，治疗时间长，清除毒素范围广，能有效改善患者系统性炎症反应综合征/多器官功能障碍综合征状态。其中HDF+DPMAS可用于血源制品缺乏合并重症感染、多器官功能障碍患者。3种模式目前临床相关研究较少，国内有研究^［16］显示，PP+HDF组相比单用其中一种，凝血功能改变明显；但PP+HDF组与单用其中一种治疗的3、6个月生存率比较未见明显差异但均有提高。

1.4   MARS系统

MARS系统是基于白蛋白透析建立的体外人工肝支持体系，主要由血液回路、白蛋白回路和常规透析液回路组成。国外常用于各种原因导致的肝衰竭，胆汁淤积导致的瘙痒，药物、食物中毒等^［1］。在肝衰竭的相关研究中，MARS系统能改善患者胆红素、血氨、乳酸、血管活性物质、氧化应激介质和促炎因子等^［17］，改善肝性脑病^［18］、肝肾综合征等并发症^［19］，提高7天和14天的生存率^［20］，28天、180天生存率有提高趋势但无明显统计学差异^［21］。2022年美国急性肝衰竭多中心研究^［22］发现MARS治疗的患者21天无移植存活率明显提高。另一项荟萃分析^［23］也提示MARS治疗次数是慢加急性肝衰竭（ACLF）患者生存率的独立预测因素。因此MARS对肝衰竭患者生存预后的影响存在一定的争议。MARS对于胆汁淤积性顽固性瘙痒的患者可以长时间缓解瘙痒，缓解症状持续中位时间可达3个月^［24］。

1.5   Prometheus系统

Prometheus系统由分级血浆分离吸附联合高通量血液透析系统组成，主要作用是清除蛋白结合性毒素和水溶性毒素，效果可能优于MARS系统^［25］。Prometheus系统可以有效降低急性肝衰竭患者生化指标水平，有利于患者成功过渡到肝移植^［26］。Prometheus系统治疗ACLF患者的生存获益也存在争议。欧洲的HELIOS试验^［27］中，ACLF患者应用Prometheus系统治疗后，28天、90天生存率未见明显变化，但是在肝肾综合征Ⅰ型或MELD评分>30分的亚组患者中有显著的生存获益。ACLF合并肝肾综合征的研究^［28］发现，Prometheus系统治疗后可降低血浆中不对称二甲基精氨酸（一氧化氮合酶抑制剂）水平。Prometheus系统治疗能够减轻患者顽固性瘙痒症状，最长缓解症状时间可达4周^［29］。在食物、药物中毒后应用Prometheus系统治疗可减轻肝损伤，避免肝移植^［30-31］。

1.6   临床试验注册的新模式

目前国际临床试验注册中心平台注册的新型组合型NBAL治疗为CABA系统（BS330血浆胆红素吸附+CA280细胞因子吸附柱）联合PE，该研究主要用于治疗终末期肝病患者，旨在降低终末期肝病患者体内促炎因子，改善患者体内免疫紊乱状态，但目前尚无相关临床结果（NCT05780190）。

2.   组合型BAL

组合型BAL主要由生物反应器、NBAL系统、辅助循环系统组成。通常血液先由NBAL清除体内有毒物质，再由BAL中肝细胞进行物质交换，更接近人体自身肝脏的功能。为达到BAL理想的效果，生物反应器中肝细胞源需要满足易培养、存活时间长、无毒副作用、生理功能良好等特点。目前主要研究的BAL细胞有异种动物源性肝细胞、原代人肝细胞、肿瘤源性肝细胞、干细胞与间充质干细胞等。反应器则需要满足适合肝细胞生长的结构与高组织相容性，主要见于中空纤维型、灌注型、平板型、微囊悬浮型等4种结构。基于反应器和肝细胞源的特殊要求，目前尚无广泛应用于临床的BAL模式。现简述国内外组合型BAL的研究进展。

2.1   国内组合型BAL的研究进展

2.1.1   早期国内BAL研究

早期我国相关学者应用猪肝细胞的生物反应器结合PE构建组合型BAL，用于治疗慢性重型病毒性肝炎患者，发现该治疗可以持续降低内毒素、TNF-α、IL-6水平，改善乏力、腹胀等症状^［32］。虽然猪肝细胞为主的BAL基础研究与临床少量研究提示其在重症肝病患者中安全、治疗效果优于单一的NBAL治疗^［33］，但是由于猪内源性逆转录病毒可转移至生物反应器的滤过膜，治疗过程中与人的细胞接触具有潜在感染风险，目前已被欧洲国家禁用。2014年我国研究者应用中国人肝细胞（CL-1）的BAL联合HP治疗D-半乳糖胺诱导的急性肝衰竭实验动物，结果显示治疗后的动物生存率明显高于对照组，并且降低了体内ALT、TBil、总胆汁酸水平^［34］。但目前尚无CL-1细胞为基础的组合型BAL应用于临床的相关研究。

2.1.2   近期国内BAL研究

（1）hiHep-BAL：2023年惠利健教授研究组通过肝脏转录因子将人脐带成纤维细胞转分化为可增殖的功能肝细胞（hiHep），构建了一种新型BAL。hiHep-BAL已被证实在动物肝切除模型中可显著降低血氨水平，改善凝血功能，并且增加了肝切除术后再生速度，提高存活率。临床扩大肝切除的患者治疗中未出现相关不良反应，治疗后肝酶、血氨、炎症指标等降低，治疗后第7天平均肝残余体积较未治疗组增高^［35-36］。目前hiHep-BAL已注册用于评估肝切除术后肝衰竭和急性肝衰竭临床试验。（2）干细胞型BAL：高毅教授证实间充质干细胞是一种多能干细胞，可以抑制过度炎症导致的肝损伤，并通过细胞因子分泌作用、分泌外泌体等方式发挥免疫调节、刺激组织再生等作用。干细胞型BAL目前已进展到临床试验阶段，但尚未公布相关研究详情。（3）气液交互式生物人工肝（Ali-BAL）：该模型应用的肝细胞是转分化的HepLPC。药物诱导的急性肝衰竭动物研究结果提示体外Ali-BAL治疗3 h后，血氨浓度、生化和凝血指数明显改善，预防了肝性脑病发生，是急性肝衰竭患者的潜在治疗途径^［37］。（4）HepAssis2^®系统：应用人源肝细胞HL2组成BAL，目前于中南医院注册临床研究，其官网公布的数据显示，相比NBAL组，BAL组的血浆用量显著减少，生化指标降低幅度两组相当，长期无肝移植存活率显著升高。（5）其余相关BAL系统：ZHJ-Ⅲ（永生化细胞HepGL）系统和RL-1新型BAL系统在进行临床研究，目前结果尚未公布。

2.2   国外目前常见的BAL系统

2.2.1   ELAD（Extracorporeal Liver Assist Device）系统

肝肿瘤衍生的细胞系C3A细胞装载在中空纤维反应器为基础ELAD系统，通过静脉-静脉血滤机分离出血浆，与中空纤维外表面的C3A细胞进行物质交换，能够有效地改善白蛋白合成，去除患者体内的有毒物质^［38］。但该系统临床Ⅲ期试验结果提示治疗效果不佳后终止。

2.2.2   SRBAL（Spheroid Reservoir Bioartificial Liver）系统

在急性肝衰竭动物模型中，具有肝细胞球状体生物反应器的BAL可有效清除血清氨，保留肾功能和延缓颅内压增加，提高生存率^［39］。切除85%肝脏术后48 h，SRBAL的治疗改善了肝切除术后急性肝衰竭患者的生存率，降低了血氨水平，并加速了肝再生^［40］。在非人灵长类动物急性肝衰竭模型中应用SRBAL装置连续治疗6 h后，与对照组相比，SRBAL治疗降低了血氨和TBil水平，升高白蛋白水平，提高了急性肝衰竭动物模型的存活率，并且无猪内源性逆转录病毒感染。在生存的病例中，SRBAL治疗组坏死和凋亡肝细胞的比例较低，细胞因子TNF-α、IL-8、IL-2β、IFN-γ减少^［41］。

2.2.3   HepatAssist系统和BLSS系统

在肝移植后暴发性肝衰竭和原发性无功能的患者研究中发现，HepatAssist组与对照组的不良事件发生率无明显差异，研究结束时，猪内源性逆转录病毒感染均呈阴性。两组总体生存率差异无明显统计学意义，但HepatAssist治疗的暴发性肝衰竭组患者生存率较对照组有升高趋势^［33］。由于HepatAssist临床研究治疗效果存在争议，目前仍处于Ⅲ期临床试验阶段。BLSS系统相比于HepatAssist系统缺少活性炭吸附结构，目前临床相关研究^［42］仅提示其在标准治疗过程后通过核酸、基因组等筛查均无明确猪内源性逆转录病毒感染证据，后续试验进展尚未公布。

2.2.4   MELS（Modular Extracorporeal Liver Support）系统和AMC-BAL（Amsterdam Medical Center Bioartificial Liver）

MELS是根据每例患者的实际临床需求量身定制适当的体外治疗单元。单元包含一种用于体外肝脏支持治疗的多室生物反应器。MELS还包含排毒模块，能清除白蛋白结合的毒素，在肝、肾衰竭时，可以添加用于连续静脉-静脉血液滤过的透析模块^［43］。有研究^［44］比较了MELS和AMC-BAL体外装置中肝细胞培养7天维持生理功能的效果，结果显示7天内两个生物肝反应器中的肝细胞特异性功能平均下降9.7%。其中AMC-BAL在第1天和第2天的利多卡因消除量较高，第7天的氨消除量较高；MELS细胞模块的乳酸脱氢酶释放量在第7天显著降低。早期AMC-BAL相关实验^［45］提示其可改善肝功能，但维持时间短。因此研究者通过高氧合、中等灌注和 3D 结构等上调肝细胞中线粒体，使得AMC-BAL系统肝细胞系功能增加^［46］。国内外常见的BAL相关特点总结见表2。

3.   小结与展望

由于“膜技术”的突破，NBAL根据体内毒素清除方向出现了许多模式。基于PE的相关组合模式可补充其余模式造成的血浆凝血因子、白蛋白等丢失，而其余模式减少了血源制品的需求，增加了机体内毒素清除范围与程度，清除炎症因子，为肝细胞再生修复提供微环境，阻断疾病进一步发展。混合型BAL的设计理念是结合NBAL解毒功能与BAL合成、转化、代谢功能为肝衰竭患者提供体外支持，减轻受损肝脏负担，为受损肝脏的再生修复提供环境和条件。但满足治疗条件的肝细胞源和生物反应器两大核心是BAL发展的困境。近年来肝细胞来源不断取得突破，国内学者近年在转分化细胞与间充质肝细胞研究方向的进展，为BAL治疗提供新方向。待稳定高效的BAL广泛应用于临床治疗时，结合NBAL解毒功能的组合型BAL系统很可能成为急、慢性肝衰竭患者最有效的体外支持治疗手段，并且能有效缓解和改善重症患者体内免疫状态、炎症反应等，成为内科学重症支持治疗的必要手段。

参考文献：略

原始出处：

黄玥, 彭虹, 罗新华. 组合型人工肝的研究进展[J]. 临床肝胆病杂志, 2024, 40(2): 233-238. DOI: 10.12449/JCH24020