现代血液净化技术在人工肝的应用新型非生物人工肝的进展

1、现代血液净化技术在人工肝的应用新型非生物人工肝的进展郭利民北京地坛医院一、传统人工肝支持系统的类型1994年Uchi no提出人工肝支持系统的根本分类 表1至今仍为沿用表1人工肝支持系统的分型分型主要技术功能I型非生物型血液透析/滤过，血液/血浆灌流以解毒功能为主II型中间型血浆置换iii 型生物型体外肝细胞生物反响装置IV型混合型iii 型与I、II型的合成去除毒性物质，补充生物活性物质生物合成及转化兼有I、山型功能生物型/混合型人工肝目前尚停留于临床试验阶段，当前临床应用的仍是非 生物型人工肝，其中常采用的治疗模式为血液灌流blood perfusio n, HP 和血 浆置换plasma

2、 excha nge, PE。1. HP:最权威的报告来自于英国伦敦皇家学院医院肝病研究所，1974年 1988年，他们对HP治疗FHF进行了系列研究。Gimson和Williams曾报告76 例FHF的HP治疗结果，29例患者最终存活38%,但IV。肝性脑病HE 患者存活率仅为20%。O'Grady的对照性研究报告显示，III肝昏迷患者HP治疗 的存活率较高，可达50%51.5% ;而患者IV。肝昏迷患者HP的疗效较差，治 疗组与对照组的存活率分别为34.5%和39.3%，影响预后的主要因素为脑水肿 和肝肾综合症HRS。2. PE:日本90年代初文献报告，PE治疗FHF的存活率在20

3、46%之间，治疗药物性肝衰竭的存活率约为 60%。2000年意大利的Se Silvestro总结了自1982 年1999年的PE治疗经验，70例FHF患者的存活率为41%。我国1998年2001年 的报告数据显示，重型病毒性肝炎重肝PE的治愈好转率在42.2%51.6%之 间。如按病情轻、中、重程度进行分级评价，重肝晚期病人的存活率多在20%以下表2。江苏省的对照资料显示，PE治疗对重肝早期以及重肝晚期患者的存 活率不产生重大影响；中期患者的存活率随并发症的增多而呈急剧下降趋势，尤 以HRS对病死率的影响较大。3. 血液透析hemodialysis, HD:脑水肿和HRS是HP和PE疗效的主要

4、影 响因子。HD是传统的肾脏替代疗法，但却不能用于HRS的治疗。1997年，Wikin son用HD治疗25例肝硬化并肾衰，患者无一例存活；治疗50例爆发性肝衰竭FHF合并肾衰患者，仅6例12%完全恢复。2000年, Arroyo总结了 HD 治疗I型肝肾综合征HRS的结果，非对照性研究证明无效，大多数患者在治 疗期间死亡，并有严重不良反响。只有在解决肝衰竭的始动因素之后，HD才能发挥肾脏替代作用。1997年 Kapla n等证实，肝肾衰竭病人在肝移植后，HD有助于维持水、电解质和酸碱平衡。表2我国PE治疗重型肝炎的治愈好转率早期中期晚期平均199890.9%71.0%20.5%51.55%1

5、99984.6%58.7%19.0%42.2%200083.3%50.0%14.0%48.4%200187.5%61.8%17.0%45.6%二、人工肝血液净化技术的进展在肝衰竭尤其是合并MO除以胆红素为代表的大分子白蛋白结合的毒素外，尚存在许多中、小分子的水溶性毒素。传统人工肝中 所采用的单一血液净化模式在去除肝毒素方面各有侧重， 如HF可吸附 中分子致昏迷物质和蛋白结合胆红素等物质；PE那么主要去除大分子的 蛋白结合毒素，补充凝血因子等生物活性物质，但两者均不能有效清 除血氨NH3、肌酐Cr等水溶性毒素，不能调节水、电解质平 衡。近年在人工肝治疗中，一些基于全面去除蛋白结合毒素和水溶性 毒

6、素的血液净化新技术先后出现。1.白蛋白透析吸附系统：亲脂性毒素与白蛋白呈配位键结合，白蛋白透析AD系在透析液中的参加白蛋白，与血浆白蛋白竞争结 合毒素，而到达跨膜去除亲脂性毒素的目的1单次白蛋白通过透析SPAD :透析液中白蛋白浓度为2g10g/dl ，弥补了单纯透析不能去除大、中分子毒素的缺陷。1997年Aware等和2002年Peszyznski等的研究证实，增加透析液白蛋白浓度 或流速，均可改善非结合胆红素的去除率，且治疗无明显不良反响。2分子吸附再循环系统MARS：是德国Rostock大学Mitzner 和Sta nge于1993年开始研制，1999年在欧洲正式进入临床，2001年在

7、国内由北京地坛医院首家开始应用。MAR是用超薄聚砜膜进行白蛋白 透析，白蛋白透析液中的水溶性毒素经低通量透析器间接透析去除；白蛋白结合毒素经活性碳和阴离子树脂吸附去除， 在线净化后的白蛋白透析液又重复下一个循环。 目前国外的一些多中心临床研究及我院 的治疗经验均显示，MAR均能全面去除蛋白结合毒素及水溶性毒素、 稳定血流动力学、降低颅内压CIP、改善肾功能，有助于肝衰竭 合并MO3连续白蛋白净化系统CAPS： 2004年 Abe等报告了用三 醋酸纤维膜、 5%白蛋白透析液、 胆红素吸附柱和活性炭吸附柱建立了CAPS治疗原理与MAR类似，8小时治疗可使胆红素降低15%±，24 小时治疗

8、可调节肝肾功能。 2004年初， 北京地坛医院采用高通量聚 砜膜血滤器和20%白蛋白透析液，用日产KURARAYL300胆红素吸附器 或国产丽珠HA-330血液灌流器作为白蛋白净化的吸附介质，构建了 CAPS在去除Cr和 NH等水溶性毒素方面，CAP与MAR具有相似的效 能，去除幅度分别为 34.6%和35.4% 。对于总胆红素的去除率， BL300 胆红素吸附器在 30%以上， 国产丽珠灌流器亦能到达 20%左右。与 MARS 比拟，CAP具有性能价格比的优势。 4重复白蛋白透析 Repeated albumin dialysis, RAD ：RA是使用略高于血清白蛋白浓度的白蛋白透析液在膜

9、外反复循环透 析，直至透析液中白蛋白配位结合点饱和为止。 该种方法充分利用白 蛋白的吸附效能，减少了白蛋白的用量和浪费。广州中山大学六院报告，13例肝衰竭病人治疗6h,血清总胆红素、 胆汁酸和血氨的平均降幅分别为 37.6%、 38.0%和 44.3%。此外，血清 内毒素和细胞因子亦有明显降低。北京地坛医院采用5%勺白蛋白透析液3000ml,连续治疗8h以上， 可脱水500ml，并可通过改变透析液中白蛋白的浓度对脱水量进行调 节。初步结果显示，RA治疗期间患者血流动力学稳定，无出血、凝 血等血液学方面的不良反响。 治疗后血清总胆红素、 直接胆红和胆汁 酸素的平均降幅为 38.2%、 53.2%

10、和21.7%；总胆红素 24小时反跳率仅 6.8%,而直接胆红素和总胆汁酸那么无明显反跳。RAD勺临床成功应用，向MAR和CAP提出了挑战。白蛋白本身即 具有强大的吸附效能, 没有必要用吸附介质对透析液中的白蛋白进行 在线净化。由于使用的是高通量血滤器，可以与CRR实现无障碍衔接， 与CRR序贯连续治疗可以克服透析液闭路循环水溶性毒素去除缺乏 的缺陷。2. PE与连续血液滤过透析Continuous hemodiafiltration,CHDF联合治疗：是日本学者Ogawa199年首先开展的。嗣后，丫oshiba 和Hirasawa等的均报告，PE+CHD6疗可降低FHF病人的CIP、提高意

11、识清醒率，最终存活率达50%以上。PE+CHD有并列治疗、串接治疗和 序贯治疗三种方法。(1) 并列治疗：缓慢的血浆置换(Slow plasma exchange, SPE) 与CHD同时进行。SPE连续性8小时以上，治疗24小时后血清总胆红素 的反跳幅度明显减轻，如同时进行 CHD可以充分去除引起肝昏迷的 中、小分子物质，适用于有HR或脑水肿并发症的治疗。北京地坛医 院曾尝试过SPE+CHDF及SPE+ MAR的并列治疗，由于需要同时使用 2台血液净化仪，对人员、技术及设备条件要求较高，治疗时体外占 血量多，不宜推广应用。(2) 串接治疗： 是在1台仪器上将血浆别离器和血液滤过器两个 滤器串

12、联起来同时进行。北京地坛医院于 2001年曾开展过PE+CHD串 接治疗，由于血液在体外循环时须流经 2个滤器，可能会增加血液学 不良反响的几率。(3) 序贯治疗仅需要1台血液净化仪，通常在PE台疗后再进行6 8 h的CHD治疗。国内一些单位亦常采用这种联合治疗模式。该组合 可纠正PE所致的丧失综合症及电解质紊乱，减轻治疗后血清总胆红素 的反跳幅度， 但对于并发脑水肿、 肾功能不全的患者尚需时间更长的 连续肾脏替代疗法( CRR)T 。(4) 血浆滤过透析(Plasma diafiltration,PDF :是用血浆 别离器进行血液透析滤过。 由于滤器的孔径较血滤器大， 在透析滤过 过程中会有

13、血浆的丧失，丧失的那局部血浆用新鲜冰冻血浆( FFP) 从后稀释液中补充。治疗仅用一台仪器和一只滤器，可连续进行68 小时或更长时间。为减少长时间治疗中凝血因子和血清蛋白的丧失， 通常选用蛋白筛选系数在普通血浆别离器和血滤器之间的血浆成份 别离器，又称“蛋白别离器。2002年，日本Mori T和Eguchi Y等报告了这一新颖的PDF技术， 其采用蛋白筛选系数为0.25的蛋白别离器EC-2A，透析液流量为 600ml/h，治疗8小时，补充FFP1600ml治疗后胆红素等白蛋白结合 毒素的平均降低幅度为 27%±；低流量透析可以纠正枸橼酸盐引起的 低血钙、高血钠及代谢性碱中毒等电解质失

14、衡， 但不能有效地去除水 溶性毒素。北京地坛医院于 2004年改良了这一技术， 主要采用蛋白筛选系数 0.65的蛋白别离器 EC-3A，透析液流量提高至3000ml/h，治疗6小时，补充FFP3000 ml 士。 这种高流量PDF?法，提高了白蛋白结合毒素和水溶性毒素的去除率， 总胆红素平均降幅为38%血肌酐增高Cr > 132.6卩mol/L 患者的 Cr平均降幅为30%t,血氨平均降幅为50%士治疗后血清白蛋白水平 无降低，平均PTA从20%升至42%合并HR和/或脑水肿患者，可选用 膜孔径更小的蛋白别离器EC-2A筛选系数0.25 进行更长时间的 治疗，以期更多地去除水溶性毒素。3

15、 血浆成份别离和吸附 fractionated plasma separation and adsorption, FPSA 系统：是1999年奥地利Falkenhagen等建立的， FPSA系统采用蛋白筛选系数0.89的聚砜膜滤器，血浆蛋白滤液在一密 闭回路中经12个吸附器灌流，然后再行高流量血液透析，以期到达 同时去除蛋白结合毒素和水溶性毒素的目的。FPSA勺血浆蛋白直接吸 附与MAR的间接白蛋白吸附相比，可相对特异地从血中去除更多的白 胆红素、硫醇等蛋白结合物质。2001年，Kramer等在德国汉诺威对FPSA系统进行了小规模临床随 机试验。 资料显示， 血浆灌流接续血液透析虽可增加水溶

16、性溶质的清 除率，但FPSA治疗可诱发凝血功能紊乱、白蛋白丧失等不良反响，2/3 病人中途退出，不能最终减少肝衰竭患者的病死率。Fressenius 公 司 采 用 蛋 白 筛 选 系 数 0.6 的 蛋 白 分 离 器 (Albuflow )、中性树脂吸附器( Prometh 01)和阴离子树脂吸附器(Prometh 02 )，在 4008 H血透机上构建了 PFS療统。2003年Rifai 等用该系统对 11 例慢性肝病急性衰竭( acute-on-chronic liver failure, ACLF )患者进行了治疗，其中 II °以上肝性脑病者者 6例、 肝肾综合征者9例，

17、平均治疗时间为5士 1 h。TBIL、C-BIL、TBA勺降 低幅度分别为21.1% 39.3%和42.6%;血NH4和Cr的降低幅度各为40% 和 48.5%。主要治疗并发症为管路凝血、低血压和出血，最终3例( 27.4%)患者存活出院。PE+CHD串接治疗类似，FPSA台疗蛋白别离器与透析器串接可能 是管路易发生凝血的原因。 北京地坛医院设计出新型血浆滤过透析吸 附(Plasma filtration dialysis adsorption, PFDA 系统。该系统采用蛋白筛选系数0.75的蛋白别离器(EC-4A)滤出血浆，将透析 器和中性树脂吸附器、 阴离子树脂吸附器串接在一个回路中，

18、对血浆 进行透析吸附后再回输体内。治疗过程可持续 8h以上，目前该系统 已在HF 400血液净化仪上形成定制模式和管路配套，初步临床结果 显，TBIL、DBIL和TBA笔低幅度分别为32.1% 30.1%和41.8%, Cr降低 幅度亦到达33.4%。与MAR等白蛋白吸附系统相比拟，血浆直接吸附 效果优于间接吸附，并可省却白蛋白、降低治疗费用；血液透析改为 血浆间接透析，体外循环时血液仅经过 1个滤器，防止了管路凝血等 血液学方面的不良反响。PFD今后可望在临床推广应用。上述几种的治疗特性见表3。表3新型人工肝血液净化系统的治疗特性去除蛋白结合毒素去除水溶性毒素补充凝血因子等白蛋白透析吸附系统

19、间接吸附间接透析(MARS CAPS+重复白蛋白透析白蛋白吸附有限饱和透析(RAD+血浆置换+血液滤过透析丢弃去除直接透析+(PE+CHDFPDF+血浆滤过吸附透析直接吸附间接透析(PFDA+三、连续性血液净化1 .连续性肾脏替代疗法(Con ti nu ous Renal Replaceme ntTherapy, CRRT :是相对于 间 歇性血液透析(Intermittent Hemodialysis, IHD )而言。(1) IHD:间断进行，每次治疗34h。HF和PEt匀属于间歇性血 液净化范畴。间歇性治疗由于短期内溶质大量丧失， 易引起的失衡综 合征(Disequilibrium s

20、yndrome),以及超滤与再充盈失衡，可诱发或加剧脑水Ultrafiltration & Replenish Unbalance肿和血流动力学紊乱。 2CRRT： 旨在长时间替代受损的肾功能 , 并以每天 24小时治 疗为目标。与IHD相比，CRR可连续去除机体多余的水分、循环毒素 和中分子物质， 维持溶质平衡和血流动力学稳定， 并根据需要提供营 养支持和药物治疗，为危重病人提供内环境稳态。CRR原始于肾科，用于急性肾功能衰竭ARF以及AR合并多脏器功能不全Multiple organs dysfuction syndrome, MODS 的治疗。现 CRR的适应证已拓 展至危重症领

21、域， 用于心衰、 肺水肿、急性呼吸窘迫综合征 ARDS、 急性胰腺炎、急性肝衰竭、脓毒症 Sepsis 的治疗，远远超出了肾 科的范围，故应称为 CBP。 3 延长的每日透析 Extended Daily Dialysis, EDD ：使 用CRR机器，每日治疗812小时。EDEB间治疗、夜间休息，节约 人力物力，无需连续抗凝，疗效介于IHD和CRR之间。MARS CAPS等 白蛋白透析吸附系统，重复白蛋白透析RAD , PDF FPS卿PFDA血浆滤过吸附透析均属于EDDS畴。连续血液滤过透析Continuous hemodiafiltration,CHDF来自于日本的提法，国内一些作者报告

22、，与PE序贯进行的CHD一般持续68h,属于ED治疗范畴，在概念不应 与CRR混淆。2. CB与多脏器支持治疗Multiple organs support therapy, MOST : 2002年，Ronco C等提出MOD时进行MOS的观点。Ron cor和 Belloomo进一步指出，MOS是ICU中体外血液净化应追求的目标。(1) CBP勺 MOS作用： 循环支持： 减少低血压病人去甲肾等升压药的剂量， 纠正低血 压，稳定血流动力学状态。 呼吸支持：改善急性肺损伤(Acute lungs injury, ALI )病 人勺氧合功能，减少肺渗出，降低呼吸机支持条件，而有利于早日脱 机。

23、 肾脏支持：改善肾灌注，去除肌酐，增加尿量。 肝脏支持：去除胆红素等白蛋白结合毒素。 中枢神经系统支持：去除血氨和神经毒素，改善脑灌注，降低 颅内压。 凝血系统支持：补充凝血因子，去除类肝素及纤溶物质。除上述器官/系统支持作用外，CB尚可消除液体负荷过度的风 险，进行营养补给等代谢管理， 先入性地控制病人勺病理生理学状态， 故CB现已成为MOS的平台。( 2)代谢替代与代谢支持：积极有效的治疗，应该是能够预防 患者生理学损伤， 而不是坐等患者病情进展至不可逆阶段危再去进行 徒劳的努力。在器官功能衰竭阶段采用器官功能替代疗法是消极的治 疗；应在器官功能障碍的早期阶段采用代谢支持手段进行干预， 维

24、持 危重病患者内环境平衡和血流动力学稳态， 为器官功能的恢复创造有 利条件。无论急性肝衰竭(ALF或是慢性肝病急性衰竭(ACLF，除肝 性脑病(HE、肝肾综合征(HRS、出血、感染和电解质紊乱等并 发症外，还常伴有脑水肿、血流动力学紊乱和肺损伤。这些并发症并 不是一个个孤立的事件，而是一系列序贯发生的MODS肝衰竭病人多 死于这些致命性并发症。早在70年代，Murray-Lyon对105例ALF患者进行了死因分析，单纯死于肝细胞坏死的患者仅17例,死亡原因多为出血、感染、低血 糖、肾衰及脑水肿等并发症。1994年，Andresen即注意到在FHF患者 中多脏器功能衰竭MOF很常见并伴有极高的病

25、死率。14例FHF患者 有12例在入住ICU时即已存在MOF或在入住ICU后1.5天出现MOF结 果12例患者全部死亡。其中，IVo肝性脑病12例，神经系统并发症13 例，肾功能衰竭10例，心血管并发症9例，呼吸并发症5例，血液并 发症1例。北京地坛医院ICU统计了 88例危重肝衰病人并发症情况见表4, 该组患者PTA为平均12.8 士 8.9%, TBIL平均为 462.4 士 247.1 卩 mol/L , MOD发生率接近60%表488例危重肝衰病人的并发症情况并发症例数%HRS*44 (50%)出血并发症上消化道出血、皮卜粘膜弥漫性出血25 (28.4%)DIC5 (5.7%)感染并发

26、症自发性腹膜炎、肺炎、败血症50 (56.8%)低钠血症 125 mmol/L20 (27.3%)n。以上HE46 (52.3%)低氧血症*30 (34.1%)ARDS7 (8.0%)循环功能不全低血压、肺水肿及心力衰竭37 (42.0%)MODS52 (59.1%)*HRS 血Cr 均 >132.6 卩 mol/(1.5 mg/dl )和尿量 <500 ml/24 h ;*低氧血症平均 SaO2为87.1 ±.7%，平均PaO2为7.6 ±.2 kPa。因此，现代人工肝治疗除了要替代复杂的肝脏代谢功能之外， 尚需要逆转导致患者死亡的MODS3. CB与介质去除

27、治疗：基于系统性炎症反响综合征(systemicinflammatory response syndrome, SIRS 是导致 MOD的原因这一认识，阻断SIRS有可能为MOSIRS是机体对多种细胞因子和炎症介质的反响，过度的炎症反响导致MODSSSIRS 可分为SIRS CARS MAR三个阶段。(1) SIRS:是内毒素诱发TNF-a、IL-1、IL-6、IL-8等促炎因子发生“瀑布样释放的级联反响， 由此而造成全身广泛性组织器官损伤。( 2 ) CARS( compensatory anti-inflammatory response syndrome):即代偿性抗炎反响综合征，是机体

28、产生内源性抗炎反响， IL-4 、 IL-10 等抗炎因子对抗促炎反响，导致免疫功能降低和对感染 易感性增加，甚至免疫麻痹( immuneparalysis )，病人往往因严重 感染而死亡。(3) MAR(S mixed antagonist response syndrome )：即混合 性拮抗反响综合征，CAR的病人中表现出明显的SIRS特征。内源性抗 炎介质缺乏以抵消促炎作用，那么导致SIRS;内源性抗炎介质释放过多， 那么导致CARS MOD实际上是SIRS CARS免疫失衡的严重后果。依据峰值浓度假说( The peak concentration hypothesis )，SIRS

29、相促炎因子分泌呈顶峰；CAR相那么抗炎因子分泌呈顶峰。由于细胞因子多样性和多项性、以及复杂的网络效应，SIRS和CAR究竟是序贯(Serial )发生，抑或并列(Parallel )发生目前尚无定论，临床也没有找到拮抗炎症介质的有效疗法。Bellomo 等提出的“体液理 论认为，多器官系统衰竭实际上是由多种和未知的物质在体内蓄积引起“自身中毒。 如果去除这些毒性物质， 机体可以维持生存这就是连CB胎疗M0初步理论依据由于CBP去除细胞因子是基于其血中浓度水平进行的，因此无论是 SIRS相或是MAR相，CB均可阻 断当时所有过度分泌的炎症介质。利用这种盾牌( Magic shield )效 应进

30、行介质去除治疗是近年CB开展的主要趋势。五、人工肝血液净化治疗的展望 血液净化经历了早期的代谢替代治疗阶段，90年代的“介质血液净化( mediator blood purification ) 阶段，现今正逐步向 MOST 的“免疫调节治疗( immunomodulatory treatment ) 过渡。传统 血液净化强调对毒素的强大净化( blood purification )效应，现代 血液净化注重调节机体内稳态平衡( regulate homeostasis )，血液 净化的最新进展那么着眼于细胞间的置换作用( Intercellular replacement )。1.介质血液净

31、化：经典的CRR对细胞因子、炎症介质的去除能 力受滤器筛系数、 与滤过率以及膜的吸附性能的限制， 尽管提高治疗 剂量，采用高容量血滤( High volume hemofiltration ， HVHF) 可 提高Sepsis患者的存活率。2000年Roncc等报告，在35ml/kg2h剂量 组和45ml/kg2h剂量组中，脓毒症(Sepsis )患者的存活率分别为18%和47%但一些研究说明，HVH并未使血浆细胞因子的浓度得到满意 地下降。如肿瘤细胞坏死因子TNF-a 在体内通常以多聚体形式存 在，内毒素LPS那么与白蛋白结合成的大分子，这些均超出血滤膜 的滤过范围。为到达更有效地去除白蛋白

32、结合毒素和炎性介质的目 的，近来有将吸附与CRR联合应用的趋势。国外动物试验业已证实， 连续性血浆滤过吸附 Continuous plasma filtration adsorption, CPFA治疗确能去除大量促炎因子和内毒素，临床治疗5h可改善高危重症患者血流动力学。2002年Rone等报告10例脓毒症性休克Septic shock病例，需用升压药维持血压，去甲肾NE齐【J量为0.25 士0.3 a g/kg/min , APACHE 评分到达 27.6 士 1.6 分。采用 10h的CPFA口 10h 的 CVVHDFContinuous veno-venous hemodiafiltration 联合治疗， 结果患者的MA升高，N即量下降，有9例患者存活。我们亦曾报道过 MAR治疗去除细胞因子，提高了肝衰竭合并MOD、以及各种原因导致 SIRS/MOD患者的存活率。理论上人工肝常用的血浆、灌流吸附和白 蛋白吸附等去除大分子蛋白结合毒素的疗法均能有效地去除细胞因 子和炎症介质，临床面临的是如何将这些方法与CBP