加强我国生物型人工肝系统治疗急性肝衰竭的研究
薛毅珑 赵世峰
关键词；生物型人工肝系统 治疗 急性肝衰竭 肝细胞的功能急剧减退可导致急性肝功能衰竭(acute liver failure,ALF)，其临床特点为起病较急、迅速出现意识障碍、出血倾向、黄疸、腹水及肝脏进行性缩小。ALF病死率高达50%～70%。ALF可由多种原因引起，如感染、毒物、化学因子、药物、肝脏缺血缺氧和代谢异常等。国外约 80%～85%、中国约95%的ALF是由各种病毒性肝炎所引起，毒物、化学因子和药物中毒也是ALF发病的主要原因。ALF治疗手段的探索目前已引起国内外学者的高度重视。
1 “赢得时间”是治疗ALF的目标
肝脏组织的再生能力很强，来源于骨髓的肝干细胞和分裂的肝细胞可使病损肝组织再生达90%。只要引起肝细胞死亡的原因可逆转、提供充分的肝脏功能支持和脑昏迷还未发生，ALF患者就有可能完全恢复。但在肝细胞再生达到能储备充分肝功能之前，大部分的ALF患者往往已死亡。治疗ALF的主要目的是维持患者存活和避免严重并发症发生，以赢得时间，直到患肝的功能可自发地恢复，或等待到肝移植的供体。
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2 非生物型人工肝系统不能为ALF患者赢得足够的时间
用人工的方法暂时支持肝脏功能是治疗ALF的主要途径。在40多年前出现的非生物型人工肝支持系统，是采用特异的或非特异的方法清除血液中可能的毒性成分进行血液解毒，如吸附(活性炭、亲和柱、树脂等)、血浆透析(类似于肾功能衰竭时的透析)、血液或血浆灌流、血液交换、血浆置换等。其主要思路是：可能的致病因素(如毒物)导致肝脏衰竭，肝解毒能力急剧下降，使毒性产物在血液中积聚，从而进一步加重肝脏病损。为了打破这一个恶性的病理生理循环，通过辅助的或人工的方法，暂时清除血液中可能的毒性成分，提供肝脏再生和修复的机会。但是这些基于血浆解毒的治疗方法效果并不十分理想，ALF患者总体存活率并无明显提高。其原因可能是尽管血浆解毒能够部分地去除内外源性毒物，但肝脏的其它复杂功能，如合成、代谢、生物转化等重要功能并未得到全面的支持，不足以赢得肝细胞再生的时间。
3 生物型人工肝系统有望为ALF患者赢得足够的时间
, 百拇医药
近年来发展起来的生物型人工肝支持系统(bioartificial liver support systems,BALSS)，是治疗ALF中“赢得时间”的重要途径。它是将外源性肝细胞培养于生物反应器中，ALF者的血液循环流经BALSS，通过半透膜进行中、小分子的物质交换。因此可在排毒的基础上，全面提供肝细胞功能的支持，如合成、解毒、生物转化等功能。
BALSS由生物反应器、半透膜、血液循环通路和生物材料等组成。生物反应器用于较大量地培养肝细胞，以较长时间地维持肝细胞的功能。目前采用的生物反应器有多种类型，如多层平板式、包装床式血液灌流器和中空毛细纤维管型等，以中空纤维管型较为成熟。半透膜允许小分子的营养物、分泌物和代谢物自由扩散，而阻止大分子物质通过。膜的一侧为培养的肝细胞，另一侧为ALF患者的血液，通过膜可进行营养物、代谢物的交换，并可防止外源肝细胞进入体内而诱发的免疫排斥反应。常用的生物材料有肝酶类、肝细胞成分、肝组织片及肝细胞。采用肝细胞具有能较长时间发挥较完整的合成、解毒、生物转化等功能的优点。
, 百拇医药
目前，BALSS主要有两类：一是由美国洛杉矶Demetriou教授发展的中空纤维管型Circe型BALSS，他们将ALF患者的血浆通过膜与猪肝细胞每日进行7小时的物质交换。二是由美国休斯顿Sussman教授发展的中空纤维管型Hepatix型BALSS，他们将ALF动物的全血通过膜与经转变的人肝癌细胞株C3A细胞进行物质交换。
在BALSS中，理想的肝细胞应是采用人类肝细胞，但在短时间内还不能真正分离出人类肝干细胞。目前，BALSS所用的肝细胞主要来源于人肝肿瘤细胞株(HepG2、C3A)、胚胎肝细胞、猪肝细胞等。人肝肿瘤细胞株的功能较低并易变。如P450酶活性和葡萄糖醛酸化作用，同时考虑到它的致肿瘤危险性，特别是在肝移植患者使用免疫抑制剂的情况下，故目前仅对动物体进行了实验治疗。由于猪肝细胞易于大量获得，其功能接近于人类，并已在接受Circe BALSS治疗的ALF患者身上证明了猪肝细胞的有效性和安全性(未检出猪逆转录病毒)，而被认为是较有前途的肝细胞源。
, 百拇医药
在国内，解放军总医院发展的TECA-Ⅰ型BALSS是与Circe型BALSS相似 。它是将中国实验用小型猪肝细胞培养于生物反应器中，通过中空纤维管膜与醋氨酚诱发ALF犬或少肝ALF犬(肝叶切除75%～80%)的全血进行6小时的物质交换。经过一或两次BALSS治疗，ALF犬的血肝功能生化指标得到显著改善，接近于正常水平，犬的生存期明显长于药物治疗组和空白对照组，大部分醋氨酚诱发ALF犬得以长期存活，肝脏组织形态得以修复，同时证明BALSS治疗对犬的重要脏器无损害。第三军医大学采用人肝细胞和肝非窦质细胞进行混合球型聚集培养，通过中空纤维管膜与无肝模型犬或重型肝炎患者的血液进行6小时物质交换后，肝功能生化指标明显改善。
在国外，Circe型BALSS的Ⅰ期临床试验取得了令人鼓舞的结果。在美国的一组试验中，18例ALF患者和3例肝移植后无功能患者存活率大于90%，重要的是在BALSS治疗期间，患者的颅内压降低；但对10例慢性肝病致ALF患者的治疗效果差、病死率高。这种类型的BALSS现正在美国和欧洲开始进行治疗ALF患者或肝移植无功能患者的Ⅱ或Ⅲ期临床试验。Hepatix型BALSS在美国进行的一组Ⅰ型临床试验中，18例ALF患者中有6例死亡，1例自发恢复，4例接受了肝移植；10例患者的神经和生化指标得到改善；但6例死亡患者中有5例是因高颅压。在另一组的控制条件的24例临床试验中，表明此型BALSS对提高肝移植或非肝移植患者的生存率无明显帮助。因此，Hepatix型BALSS正在美国进行进一步的Ⅰ期临床实验。
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关于BALSS对ALF治疗的机制还未得到深刻的阐明，推测是因为：①物理吸附去除了一部分毒素；②活的肝细胞对一些毒素进行了生理性的生物转化，中止了毒素继续作用于病肝的恶性病理生理循环；③肝细胞分泌的活性物质如激素、生长因子等促进了病损肝脏的修复再生。
BALSS研究的焦点：①获得更接近正常人肝细胞功能的对人体无害的大量的肝细胞，是BALSS发展的关键因素。分离出人类肝干细胞并能诱导其大量增殖，是努力的方向。确定最好的肝肿瘤改性细胞株并在临床试验中证实其可靠性，是需首先进行的。就目前而言，采用猪肝细胞的系统是临床试验的首选方法。②建立能大量的较长时间的简便易行的培养肝细胞的系统，是BALSS的重要条件，这包括培养方式、营养液、培养环境等。③BALSS治疗采用何种血液灌流方法(全血或血浆)也是治疗成功必须考虑的因素。
总之，动物实验和早期临床试验已证明了生物型人工肝可安全有效地暂时替代ALF患者的肝脏功能。我国的生物型人工肝的研究已取得了可喜的进展，但仍需进一步完善 BALSS技术，加强临床试验，为治疗我国发病率高的ALF提供新的途径，并为我国日益增多的肝移植病例提供等待供体的“桥梁”。相信随着细胞生物学的发展，无疑将会产生更好的BALSS。
作者简介：薛毅珑(1953-)，女(汉族)，副研究员。主要从事生物型人工器官治疗疾病的应用基础研究。作为第一负责人承担了国家“九五”重点科技攻关项目和国家自然科学基金国际合作重点项目。在国内外专业期刊上发表论文42篇，参与编写专著2部。获军队医疗成果一等奖1项，军队科技成果三等奖1项。
作者单位：薛毅珑(解放军总医院，北京 100853)
赵世峰(解放军总医院，北京 100853), 百拇医药
关键词；生物型人工肝系统 治疗 急性肝衰竭 肝细胞的功能急剧减退可导致急性肝功能衰竭(acute liver failure,ALF)，其临床特点为起病较急、迅速出现意识障碍、出血倾向、黄疸、腹水及肝脏进行性缩小。ALF病死率高达50%～70%。ALF可由多种原因引起，如感染、毒物、化学因子、药物、肝脏缺血缺氧和代谢异常等。国外约 80%～85%、中国约95%的ALF是由各种病毒性肝炎所引起，毒物、化学因子和药物中毒也是ALF发病的主要原因。ALF治疗手段的探索目前已引起国内外学者的高度重视。
1 “赢得时间”是治疗ALF的目标
肝脏组织的再生能力很强，来源于骨髓的肝干细胞和分裂的肝细胞可使病损肝组织再生达90%。只要引起肝细胞死亡的原因可逆转、提供充分的肝脏功能支持和脑昏迷还未发生，ALF患者就有可能完全恢复。但在肝细胞再生达到能储备充分肝功能之前，大部分的ALF患者往往已死亡。治疗ALF的主要目的是维持患者存活和避免严重并发症发生，以赢得时间，直到患肝的功能可自发地恢复，或等待到肝移植的供体。
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2 非生物型人工肝系统不能为ALF患者赢得足够的时间
用人工的方法暂时支持肝脏功能是治疗ALF的主要途径。在40多年前出现的非生物型人工肝支持系统，是采用特异的或非特异的方法清除血液中可能的毒性成分进行血液解毒，如吸附(活性炭、亲和柱、树脂等)、血浆透析(类似于肾功能衰竭时的透析)、血液或血浆灌流、血液交换、血浆置换等。其主要思路是：可能的致病因素(如毒物)导致肝脏衰竭，肝解毒能力急剧下降，使毒性产物在血液中积聚，从而进一步加重肝脏病损。为了打破这一个恶性的病理生理循环，通过辅助的或人工的方法，暂时清除血液中可能的毒性成分，提供肝脏再生和修复的机会。但是这些基于血浆解毒的治疗方法效果并不十分理想，ALF患者总体存活率并无明显提高。其原因可能是尽管血浆解毒能够部分地去除内外源性毒物，但肝脏的其它复杂功能，如合成、代谢、生物转化等重要功能并未得到全面的支持，不足以赢得肝细胞再生的时间。
3 生物型人工肝系统有望为ALF患者赢得足够的时间
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近年来发展起来的生物型人工肝支持系统(bioartificial liver support systems,BALSS)，是治疗ALF中“赢得时间”的重要途径。它是将外源性肝细胞培养于生物反应器中，ALF者的血液循环流经BALSS，通过半透膜进行中、小分子的物质交换。因此可在排毒的基础上，全面提供肝细胞功能的支持，如合成、解毒、生物转化等功能。
BALSS由生物反应器、半透膜、血液循环通路和生物材料等组成。生物反应器用于较大量地培养肝细胞，以较长时间地维持肝细胞的功能。目前采用的生物反应器有多种类型，如多层平板式、包装床式血液灌流器和中空毛细纤维管型等，以中空纤维管型较为成熟。半透膜允许小分子的营养物、分泌物和代谢物自由扩散，而阻止大分子物质通过。膜的一侧为培养的肝细胞，另一侧为ALF患者的血液，通过膜可进行营养物、代谢物的交换，并可防止外源肝细胞进入体内而诱发的免疫排斥反应。常用的生物材料有肝酶类、肝细胞成分、肝组织片及肝细胞。采用肝细胞具有能较长时间发挥较完整的合成、解毒、生物转化等功能的优点。
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目前，BALSS主要有两类：一是由美国洛杉矶Demetriou教授发展的中空纤维管型Circe型BALSS，他们将ALF患者的血浆通过膜与猪肝细胞每日进行7小时的物质交换。二是由美国休斯顿Sussman教授发展的中空纤维管型Hepatix型BALSS，他们将ALF动物的全血通过膜与经转变的人肝癌细胞株C3A细胞进行物质交换。
在BALSS中，理想的肝细胞应是采用人类肝细胞，但在短时间内还不能真正分离出人类肝干细胞。目前，BALSS所用的肝细胞主要来源于人肝肿瘤细胞株(HepG2、C3A)、胚胎肝细胞、猪肝细胞等。人肝肿瘤细胞株的功能较低并易变。如P450酶活性和葡萄糖醛酸化作用，同时考虑到它的致肿瘤危险性，特别是在肝移植患者使用免疫抑制剂的情况下，故目前仅对动物体进行了实验治疗。由于猪肝细胞易于大量获得，其功能接近于人类，并已在接受Circe BALSS治疗的ALF患者身上证明了猪肝细胞的有效性和安全性(未检出猪逆转录病毒)，而被认为是较有前途的肝细胞源。
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在国内，解放军总医院发展的TECA-Ⅰ型BALSS是与Circe型BALSS相似 。它是将中国实验用小型猪肝细胞培养于生物反应器中，通过中空纤维管膜与醋氨酚诱发ALF犬或少肝ALF犬(肝叶切除75%～80%)的全血进行6小时的物质交换。经过一或两次BALSS治疗，ALF犬的血肝功能生化指标得到显著改善，接近于正常水平，犬的生存期明显长于药物治疗组和空白对照组，大部分醋氨酚诱发ALF犬得以长期存活，肝脏组织形态得以修复，同时证明BALSS治疗对犬的重要脏器无损害。第三军医大学采用人肝细胞和肝非窦质细胞进行混合球型聚集培养，通过中空纤维管膜与无肝模型犬或重型肝炎患者的血液进行6小时物质交换后，肝功能生化指标明显改善。
在国外，Circe型BALSS的Ⅰ期临床试验取得了令人鼓舞的结果。在美国的一组试验中，18例ALF患者和3例肝移植后无功能患者存活率大于90%，重要的是在BALSS治疗期间，患者的颅内压降低；但对10例慢性肝病致ALF患者的治疗效果差、病死率高。这种类型的BALSS现正在美国和欧洲开始进行治疗ALF患者或肝移植无功能患者的Ⅱ或Ⅲ期临床试验。Hepatix型BALSS在美国进行的一组Ⅰ型临床试验中，18例ALF患者中有6例死亡，1例自发恢复，4例接受了肝移植；10例患者的神经和生化指标得到改善；但6例死亡患者中有5例是因高颅压。在另一组的控制条件的24例临床试验中，表明此型BALSS对提高肝移植或非肝移植患者的生存率无明显帮助。因此，Hepatix型BALSS正在美国进行进一步的Ⅰ期临床实验。
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关于BALSS对ALF治疗的机制还未得到深刻的阐明，推测是因为：①物理吸附去除了一部分毒素；②活的肝细胞对一些毒素进行了生理性的生物转化，中止了毒素继续作用于病肝的恶性病理生理循环；③肝细胞分泌的活性物质如激素、生长因子等促进了病损肝脏的修复再生。
BALSS研究的焦点：①获得更接近正常人肝细胞功能的对人体无害的大量的肝细胞，是BALSS发展的关键因素。分离出人类肝干细胞并能诱导其大量增殖，是努力的方向。确定最好的肝肿瘤改性细胞株并在临床试验中证实其可靠性，是需首先进行的。就目前而言，采用猪肝细胞的系统是临床试验的首选方法。②建立能大量的较长时间的简便易行的培养肝细胞的系统，是BALSS的重要条件，这包括培养方式、营养液、培养环境等。③BALSS治疗采用何种血液灌流方法(全血或血浆)也是治疗成功必须考虑的因素。
总之，动物实验和早期临床试验已证明了生物型人工肝可安全有效地暂时替代ALF患者的肝脏功能。我国的生物型人工肝的研究已取得了可喜的进展，但仍需进一步完善 BALSS技术，加强临床试验，为治疗我国发病率高的ALF提供新的途径，并为我国日益增多的肝移植病例提供等待供体的“桥梁”。相信随着细胞生物学的发展，无疑将会产生更好的BALSS。
作者简介：薛毅珑(1953-)，女(汉族)，副研究员。主要从事生物型人工器官治疗疾病的应用基础研究。作为第一负责人承担了国家“九五”重点科技攻关项目和国家自然科学基金国际合作重点项目。在国内外专业期刊上发表论文42篇，参与编写专著2部。获军队医疗成果一等奖1项，军队科技成果三等奖1项。
作者单位：薛毅珑(解放军总医院，北京 100853)
赵世峰(解放军总医院，北京 100853), 百拇医药