組合型人工肝的研究進展

黃 玥， 彭 虹， 羅新華

貴州省人民醫院感染科， 貴陽 550000

肝臟是體內代謝功能最旺盛器官之一，對維持機體內環境平衡至關重要。其主要功能包括分泌內源性活性物質、轉化或者清除有毒物質。當病毒、藥物、手術等因素導致肝功能受損時，體外人工肝支持系統（artificial liver support system，ALSS）可短暫代替肝臟清除體循環中部分有毒物質，改善炎癥情況和血流動力學，為肝臟再生修復或肝移植提供機會?；诟闻K的基本生理功能，ALSS的設計分為兩類，一類是圍繞以清除血漿中各種毒素為目的非生物型人工肝（non-bioartificial liver，NBAL）；另一類是類似肝細胞分泌和轉換功能的生物型人工肝（bioartificial liver，BAL）。ALSS 目前可用于各種原因導致的肝衰竭、肝移植術前等待、移植后出現排異、移植肝臟無功能期、肝臟膽汁淤積導致的頑固性瘙癢、急性藥物/食物中毒等疾?。?］。由于單一模式的ALSS存在一定缺陷，不能兼顧清除毒性物質的同時補充相關活性物質（蛋白、凝血因子），所以臨床廣泛應用的是組合型ALSS。本文就近年來國內外組合型NBAL 的臨床應用情況和組合型BAL的研究進展進行闡述。

1 組合型NBAL

NBAL 的建立由血液凈化而來，通過外置裝置利用超濾、吸附、滲透、彌散、濾過等原理來清除血液中各種有害物質。近年來隨著膜技術不斷發展，NBAL 也根據患者的疾病特點、治療需求衍生出許多模式。目前國內應用成熟的NBAL 包括血漿置換（PE）/選擇性血漿置換（SPE）、血漿分子吸附（MAS）、血液/血漿灌流（HP/PP）、血液/血漿透析濾過（HDF/PDF）等模式，國外主要為基于白蛋白透析的分子吸附再循環系統（MARS）及分級血漿分離和吸附普羅米修斯（Prometheus）系統。筆者結合國內《人工肝血液凈化技術臨床應用專家共識（2022 年版）》［2］推薦的組合模式，介紹近年來組合型NBAL 的臨床應用進展，其優缺點詳見表1。

表1 組合型NBAL模型的優缺點［2］Table 1 Advantages and disadvantages of combined NBAL model

1.1 DPMAS+PE 肝衰竭患者研究［3-4］中發現相比于單獨PE治療組，DPMAS+PE治療明顯減少了血漿的消耗，改善肝酶、凝血功能，提高28天和90天生存率。在兒童急性肝衰竭人工肝支持治療中，DPMAS+PE相比于單純PE組不改變28天生存率，但是顯著降低血漿消耗量，可減少人工肝治療相關的不良事件發生［5-6］。DPMAS+PE還用于改善甲亢危象合并急性肝損傷患者的臨床癥狀［7］。

1.2 PE+HDF/PDF 研究［8-9］表明，PE+HDF 可增加毒素清除范圍，緩解肝性腦病、電解質紊亂、腎功能異常等，適用于伴肝腎綜合征、肝性腦病等并發癥的患者。在川崎病合并噬血細胞性淋巴組織細胞增多癥和重癥免疫患者中應用HDF+PE 可明顯改善癥狀與預后［10-11］。PDF 是PE 與持續緩慢血液透析濾過相結合模式，用于膿毒性多器官衰竭患者，可明顯降低28 天死亡率［12］。但在肝衰竭晚期合并多器官衰竭患者中持續的血漿透析濾過相比于PDF 更安全有效［13］。PDF 可降低巨噬細胞活化綜合征患者體內的促炎因子水平［14］、改善勞力性熱射病的多器官功能障礙等［15］。

1.3 HDF+DPMAS、PE+PP+HDF、PDF+PP 這3 種模式是基于血液透析濾過的組合模式，體外循環血量大，治療時間長，清除毒素范圍廣，能有效改善患者系統性炎癥反應綜合征/多器官功能障礙綜合征狀態。其中HDF+DPMAS可用于血源制品缺乏合并重癥感染、多器官功能障礙患者。3 種模式目前臨床相關研究較少，國內有研究［16］顯示，PP+HDF 組相比單用其中一種，凝血功能改變明顯；但PP+HDF 組與單用其中一種治療的3、6 個月生存率比較未見明顯差異但均有提高。

1.4 MARS系統 MARS系統是基于白蛋白透析建立的體外人工肝支持體系，主要由血液回路、白蛋白回路和常規透析液回路組成。國外常用于各種原因導致的肝衰竭，膽汁淤積導致的瘙癢，藥物、食物中毒等［1］。在肝衰竭的相關研究中，MARS系統能改善患者膽紅素、血氨、乳酸、血管活性物質、氧化應激介質和促炎因子等［17］，改善肝性腦?。?8］、肝腎綜合征等并發癥［19］，提高7 天和14 天的生存率［20］，28天、180天生存率有提高趨勢但無明顯統計學差異［21］。2022 年美國急性肝衰竭多中心研究［22］發現MARS 治療的患者21 天無移植存活率明顯提高。另一項薈萃分析［23］也提示MARS 治療次數是慢加急性肝衰竭（ACLF）患者生存率的獨立預測因素。因此MARS對肝衰竭患者生存預后的影響存在一定的爭議。MARS對于膽汁淤積性頑固性瘙癢的患者可以長時間緩解瘙癢，緩解癥狀持續中位時間可達3個月［24］。

1.5 Prometheus 系統 Prometheus 系統由分級血漿分離吸附聯合高通量血液透析系統組成，主要作用是清除蛋白結合性毒素和水溶性毒素，效果可能優于MARS系統［25］。Prometheus 系統可以有效降低急性肝衰竭患者生化指標水平，有利于患者成功過渡到肝移植［26］。Prometheus系統治療ACLF患者的生存獲益也存在爭議。歐洲的HELIOS試驗［27］中，ACLF患者應用Prometheus系統治療后，28天、90 天生存率未見明顯變化，但是在肝腎綜合征Ⅰ型或MELD 評分＞30 分的亞組患者中有顯著的生存獲益。ACLF 合并肝腎綜合征的研究［28］發現，Prometheus 系統治療后可降低血漿中不對稱二甲基精氨酸（一氧化氮合酶抑制劑）水平。Prometheus 系統治療能夠減輕患者頑固性瘙癢癥狀，最長緩解癥狀時間可達4 周［29］。在食物、藥物中毒后應用Prometheus 系統治療可減輕肝損傷，避免肝移植［30-31］。

1.6 臨床試驗注冊的新模式 目前國際臨床試驗注冊中心平臺注冊的新型組合型NBAL 治療為CABA 系統（BS330 血漿膽紅素吸附+CA280 細胞因子吸附柱）聯合PE，該研究主要用于治療終末期肝病患者，旨在降低終末期肝病患者體內促炎因子，改善患者體內免疫紊亂狀態，但目前尚無相關臨床結果（NCT05780190）。

2 組合型BAL

組合型BAL主要由生物反應器、NBAL系統、輔助循環系統組成。通常血液先由NBAL 清除體內有毒物質，再由BAL 中肝細胞進行物質交換，更接近人體自身肝臟的功能。為達到BAL 理想的效果，生物反應器中肝細胞源需要滿足易培養、存活時間長、無毒副作用、生理功能良好等特點。目前主要研究的BAL 細胞有異種動物源性肝細胞、原代人肝細胞、腫瘤源性肝細胞、干細胞與間充質干細胞等。反應器則需要滿足適合肝細胞生長的結構與高組織相容性，主要見于中空纖維型、灌注型、平板型、微囊懸浮型等4 種結構?；诜磻骱透渭毎吹奶厥庖?，目前尚無廣泛應用于臨床的BAL 模式?，F簡述國內外組合型BAL的研究進展。

2.1 國內組合型BAL的研究進展

2.1.1 早期國內BAL 研究 早期我國相關學者應用豬肝細胞的生物反應器結合PE 構建組合型BAL，用于治療慢性重型病毒性肝炎患者，發現該治療可以持續降低內毒素、TNF-α、IL-6水平，改善乏力、腹脹等癥狀［32］。雖然豬肝細胞為主的BAL 基礎研究與臨床少量研究提示其在重癥肝病患者中安全、治療效果優于單一的NBAL治療［33］，但是由于豬內源性逆轉錄病毒可轉移至生物反應器的濾過膜，治療過程中與人的細胞接觸具有潛在感染風險，目前已被歐洲國家禁用。2014年我國研究者應用中國人肝細胞（CL-1）的BAL聯合HP治療D-半乳糖胺誘導的急性肝衰竭實驗動物，結果顯示治療后的動物生存率明顯高于對照組，并且降低了體內ALT、TBil、總膽汁酸水平［34］。但目前尚無CL-1 細胞為基礎的組合型BAL應用于臨床的相關研究。

2.1.2 近期國內BAL 研究 （1）hiHep-BAL：2023 年惠利健教授研究組通過肝臟轉錄因子將人臍帶成纖維細胞轉分化為可增殖的功能肝細胞（hiHep），構建了一種新型BAL。hiHep-BAL 已被證實在動物肝切除模型中可顯著降低血氨水平，改善凝血功能，并且增加了肝切除術后再生速度，提高存活率。臨床擴大肝切除的患者治療中未出現相關不良反應，治療后肝酶、血氨、炎癥指標等降低，治療后第7天平均肝殘余體積較未治療組增高［35-36］。目前hiHep-BAL已注冊用于評估肝切除術后肝衰竭和急性肝衰竭臨床試驗。（2）干細胞型BAL：高毅教授證實間充質干細胞是一種多能干細胞，可以抑制過度炎癥導致的肝損傷，并通過細胞因子分泌作用、分泌外泌體等方式發揮免疫調節、刺激組織再生等作用。干細胞型BAL 目前已進展到臨床試驗階段，但尚未公布相關研究詳情。（3）氣液交互式生物人工肝（Ali-BAL）：該模型應用的肝細胞是轉分化的HepLPC。藥物誘導的急性肝衰竭動物研究結果提示體外Ali-BAL 治療3 h 后，血氨濃度、生化和凝血指數明顯改善，預防了肝性腦病發生，是急性肝衰竭患者的潛在治療途徑［37］。（4）HepAssis2?系統：應用人源肝細胞HL2 組成BAL，目前于中南醫院注冊臨床研究，其官網公布的數據顯示，相比NBAL組，BAL組的血漿用量顯著減少，生化指標降低幅度兩組相當，長期無肝移植存活率顯著升高。（5）其余相關BAL 系統：ZHJ-Ⅲ（永生化細胞HepGL）系統和RL-1 新型BAL 系統在進行臨床研究，目前結果尚未公布。

2.2 國外目前常見的BAL系統

2.2.1 ELAD（Extracorporeal Liver Assist Device）系統肝腫瘤衍生的細胞系C3A 細胞裝載在中空纖維反應器為基礎ELAD 系統，通過靜脈-靜脈血濾機分離出血漿，與中空纖維外表面的C3A 細胞進行物質交換，能夠有效地改善白蛋白合成，去除患者體內的有毒物質［38］。但該系統臨床Ⅲ期試驗結果提示治療效果不佳后終止。

2.2.2 SRBAL（Spheroid Reservoir Bioartificial Liver）系統在急性肝衰竭動物模型中，具有肝細胞球狀體生物反應器的BAL 可有效清除血清氨，保留腎功能和延緩顱內壓增加，提高生存率［39］。切除85%肝臟術后48 h，SRBAL的治療改善了肝切除術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］。在非人靈長類動物急性肝衰竭模型中應用SRBAL 裝置連續治療6 h 后，與對照組相比，SRBAL 治療降低了血氨和TBil 水平，升高白蛋白水平，提高了急性肝衰竭動物模型的存活率，并且無豬內源性逆轉錄病毒感染。在生存的病例中，SRBAL 治療組壞死和凋亡肝細胞的比例較低，細胞因子TNF-α、IL-8、IL-2β、IFN-γ減少［41］。

2.2.3 HepatAssist 系統和BLSS 系統 在肝移植后暴發性肝衰竭和原發性無功能的患者研究中發現，HepatAssist組與對照組的不良事件發生率無明顯差異，研究結束時，豬內源性逆轉錄病毒感染均呈陰性。兩組總體生存率差異無明顯統計學意義，但HepatAssist 治療的暴發性肝衰竭組患者生存率較對照組有升高趨勢［33］。由于HepatAssist 臨床研究治療效果存在爭議，目前仍處于Ⅲ期臨床試驗階段。BLSS 系統相比于HepatAssist 系統缺少活性炭吸附結構，目前臨床相關研究［42］僅提示其在標準治療過程后通過核酸、基因組等篩查均無明確豬內源性逆轉錄病毒感染證據，后續試驗進展尚未公布。

2.2.4 MELS（Modular Extracorporeal Liver Support）系統和AMC-BAL（Amsterdam Medical Center Bioartificial Liver） MELS 是根據每例患者的實際臨床需求量身定制適當的體外治療單元。單元包含一種用于體外肝臟支持治療的多室生物反應器。MELS 還包含排毒模塊，能清除白蛋白結合的毒素，在肝、腎衰竭時，可以添加用于連續靜脈-靜脈血液濾過的透析模塊［43］。有研究［44］比較了MELS 和AMC-BAL 體外裝置中肝細胞培養7 天維持生理功能的效果，結果顯示7 天內兩個生物肝反應器中的肝細胞特異性功能平均下降9.7%。其中AMCBAL在第1天和第2天的利多卡因消除量較高，第7天的氨消除量較高；MELS 細胞模塊的乳酸脫氫酶釋放量在第7 天顯著降低。早期AMC-BAL 相關實驗［45］提示其可改善肝功能，但維持時間短。因此研究者通過高氧合、中等灌注和 3D 結構等上調肝細胞中線粒體，使得AMCBAL 系統肝細胞系功能增加［46］。國內外常見的BAL 相關特點總結見表2。

表2 國內外常見的BAL來源與研究進展Table 2 Sources and research progress of common BAL

3 小結與展望

由于“膜技術”的突破，NBAL 根據體內毒素清除方向出現了許多模式?；赑E 的相關組合模式可補充其余模式造成的血漿凝血因子、白蛋白等丟失，而其余模式減少了血源制品的需求，增加了機體內毒素清除范圍與程度，清除炎癥因子，為肝細胞再生修復提供微環境，阻斷疾病進一步發展?；旌闲虰AL 的設計理念是結合NBAL解毒功能與BAL合成、轉化、代謝功能為肝衰竭患者提供體外支持，減輕受損肝臟負擔，為受損肝臟的再生修復提供環境和條件。但滿足治療條件的肝細胞源和生物反應器兩大核心是BAL 發展的困境。近年來肝細胞來源不斷取得突破，國內學者近年在轉分化細胞與間充質肝細胞研究方向的進展，為BAL 治療提供新方向。待穩定高效的BAL 廣泛應用于臨床治療時，結合NBAL 解毒功能的組合型BAL 系統很可能成為急、慢性肝衰竭患者最有效的體外支持治療手段，并且能有效緩解和改善重癥患者體內免疫狀態、炎癥反應等，成為內科學重癥支持治療的必要手段。

利益沖突聲明：本文不存在任何利益沖突。

作者貢獻聲明：黃玥負責查找文獻，撰寫文稿；彭虹負責審閱文稿；羅新華負責審閱文稿及最后定稿。