肝外危重症与肝脏疾病均可发生肝损伤或肝衰竭。肝脏参与代谢、解毒、免疫、合成、排泄等多方面生理功能，肝损伤的不同病理生理阶段宜采取个体化、针对性靶向治疗策略。传统肝功能指标如丙氨酸转氨酶(ALT)和血清总胆红素(TBIL)等在早期识别和精准评估肝损伤严重程度方面存在局限，探索肝损伤新型生物标志物有助于早期发现肝受损。本文从代谢(胆汁酸、铁代谢)、氨类解毒(鸟氨酸循环通路关键蛋白Arg Ⅰ、OCT和ASS)、线粒体功能(关键酶GLDH和MDH)、肝细胞分泌(CK18、HMGB1和miR122)和免疫功能(MIF)等方面，梳理新近用于肝损伤评估的新型标志物。
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缺氧、凝血功能障碍、感染性休克或药物中毒等理化因素导致的肝损伤，是危重症患者预后不良的危险因素[1]。急性肝损伤(acute liver injury，ALI)可导致肝脏合成、解毒、排泄和生物转化等功能发生障碍或失代偿，严重者发展至急性肝衰竭(acute liver failure，ALF)[2]。传统肝损伤诊断指标主要包括丙氨酸转氨酶(alanine aminotransferase，ALT)、天冬氨酸转氨酶(aspartate aminotransaminase，AST)、碱性磷酸酶(alkaline phosphatase，ALP)、总胆红素(total bilirubin，TBIL)、血氨及凝血功能指标等，但在肝损伤早期识别方面存在一定局限。近年来，围绕肝脏生理功能特点，从代谢、解毒、分泌、排泄及免疫等方面的生物学标志物进行了探索，本文总结这些对肝损伤早期诊断和严重程度及预后评估有价值的临床潜在生物标记物的研究进展。
肝损伤早期临床症状评估较为困难，实验室指标的监测与评估十分重要。临床上检测肝功能的指标主要包括ALT、TBIL、血氨升高和凝血指标障碍等[3,4]。血清ALT是目前应用最广泛的肝损伤指标，敏感性较高；但肌肉损伤、肥胖、药物等影响ALT水平，在精准判断肝损伤方面具有一定局限性。胆红素水平反映肝脏的排泄功能，但当发生溶血、胆红素结合功能障碍等疾病时也可引起TBIL升高，使其特异性降低。我们前期研究发现：TBIL升高是影响儿童脓毒症相关性肝损伤预后的独立危险因素，截断值为64.5 μmol/L时，判断患儿预后的敏感度为57.7%，特异度为84.8%[5]。急性肝衰竭实验室指标主要包括国际标准化比值(international ratio，INR)、TBIL和血氨等，当INR>2.0，TBIL>400 μmol/L或血氨≥ 150 μmol/L时可能存在严重肝衰竭，需紧急肝移植评估[6]。成人血氨水平与肝性脑病严重程度和预后有关，Cardoso等[7]观察到血氨≥ 100 μmol/L，≥ 150 μmol/L，≥ 200 μmol/L预测21d脑死亡的敏感度分别为77%、58%和42%，特异度为55%、76%和87%；但血氨测定受样本采样条件、环境等多因素影响，故其测定准确性和便捷性有待改进。
胆汁酸及胆汁酸组成图谱的改变与肝损伤类型、严重程度及合并症密切相关。Luo等[8]研究发现，肝细胞坏死时胆酸(cholic acid，CA)、甘氨胆酸(GCA)和牛磺胆酸(TCA)明显增高，而肝胆管损伤时仅GCA和TCA水平升高。肝损伤患者血清总胆汁酸升高大约10.7倍，且结合胆汁酸的变化倍数显著高于游离胆汁酸，如CA在肝损伤患者升高3.1倍，但是其结合形式TCA升高97.2倍；GCA、甘氨鹅去氧胆酸(GCDCA)、TCA和牛磺鹅去氧胆算(TCDCA)这四种结合胆汁酸占肝损伤患者胆汁酸成分的93%，而在健康人群中只占55%；以上指标分析发现，TCA诊断肝损伤效能最高(AUC＝0.919)，其次为GCA(AUC＝0.882)、TBA(AUC＝0.880)和TCDCA(AUC＝0.874)。
从胆汁酸水平改变的时间上看，Cepa等[9]观察到曲格列酮诱导的小鼠药物性肝损伤时，胆汁酸峰值出现在造模2 h之内，24 h时回归基线水平；肝组织切片未观察到损伤时，但胆汁酸组成图谱已发现显著改变，是血清和肝组织周围TCA升高34倍和29倍。说明早期检测胆汁酸组成图谱对于监测肝损伤的发生具有潜在价值。
肝脏是铁代谢中心，脓毒症患者通常会出现铁离子代谢紊乱。血中铁离子、转铁蛋白(transferrtin)、铁蛋白(ferritin)和铁调素(hepcidin)水平均可能发生显著改变[10]。有研究发现低铁离子水平(截断值为10.5 μmol/ml)，低转铁蛋白饱和度(截断值为55%)和高血清转铁蛋白浓度(截断值为1.6 g/L)与危重症患者预后判断相关[11,12]。铁蛋白是去铁蛋白和铁核心形成的复合物，反映机体铁的贮存情况；铁蛋白含量的异常变化与肝脏代谢、炎症及肝细胞损伤有关[13]。早在1986年Mack等[10]利用动物肝损伤模型研究发现，血清铁蛋白水平比AST、LDH等其他反映肝功能损害的指标早2 h升高，铁蛋白敏感度更高。铁蛋白高于3 000 ng/ml提示铁离子超载，常常预示肝损伤发生[14]。此外，Ozawa等[15]研究表明铁蛋白水平与肝损伤程度呈正相关，且铁蛋白/ALT比值能有效预测肝损伤患者预后，其敏感度为87.5%，特异度为81.2%。以上说明铁代谢稳态相关调节蛋白可能是潜在的早期识别肝损伤的关键标记物。
肝脏线粒体含量丰富。肝损伤早期线粒体功能受损，其结构蛋白、酶或DNA释放进入循环，可作为评估肝损伤的早期标志物[16]。谷氨酸脱氢酶(glutamate dehydrogenase，GLDH)主要表达于肝脏，催化谷氨酸脱氢、脱氨反应，连接氨基酸代谢和三羧酸循环[17]。正常情况下，血中GLDH含量很低，当肝细胞损伤或坏死导致线粒体膜的完整性受到破坏，血清GLDH水平明显升高；且GLDH特异性表达在肝脏，不受其他组织损伤影响，其反映肝脏损伤的特异性高于ALT[18]。O′Brien等[19]证实肝损伤时GLDH水平比ALT升高要早，其升高幅度是基线水平10倍，高水平GLDH的持续时间为ALT的3倍。最新研究证实，药物诱导的肝损伤患者血清中，GLDH与ALT具有强相关性；且健康对照血清GLDH水平(正常范围为1～10 U/L)不受年龄、性别影响，血清水平稳定，是早期诊断肝损伤及预后评估的潜在新型标记物[20,21]。除GLDH之外，肝损伤导致脂质过氧化反应增强，苹果酸脱氢酶(malate dehydrogenase，MDH)水平增加，生成大量氧自由基。Schomaker等[21]通过对比对乙酰氨基酚诱导肝损伤患者及健康人群血清MDH水平发现，MDH与ALT水平呈强相关性，是早期预测肝损伤的生物标记物；健康人群血中MDH水平(正常范围为79～176 U/L)与年龄、性别无关。基于以上研究，GLDH和MDH可作为不同年龄、性别肝损伤患者早期预测的潜在标记物。
肝脏是机体重要的解毒器官。鸟氨酸循环将肝内有毒氨转变为无毒尿素。精氨酸酶Ⅰ(arginase Ⅰ，Arg Ⅰ)和鸟氨酸氨甲酰基转移酶(ornithine carbamyl transferase，OCT)是鸟氨酸循环中的代谢关键酶。Arg Ⅰ在肝脏中分布多且活性高，特异性优于ALT和AST；OCT主要分布在门静脉周围区域中肝细胞线粒体中[22]。在大鼠肝损伤模型中发现血清Arg Ⅰ和OCT升高速度明显比AST和ALT快[22,23]。精氨酰琥珀酸合成酶(argininosuccinate synthetase，ASS)是鸟氨酸循环代谢胞浆中催化瓜氨酸和琥珀酸生成精氨酸代琥珀酸的关键酶[24]。在小鼠肝损伤模型中发现，血清ALT在6 h开始升高，12 h达到峰值，而ASS水平在肝损伤后2 h时即升高5倍，6 h达到高峰；但ASS水平比ALT下降快，肝损伤模型建立后24 h ASS水平降至峰值水平的15%，而ALT仍有峰值的48%；以上这些数据表明ASS比ALT更早更敏感的预警急性肝损伤的发生[25]。目前，危重症患者血清Arg Ⅰ、OCT和ASS水平检测对于肝损伤早期诊断及预后评估研究较少，其临床价值尚有待研究。
肝细胞坏死或凋亡时均能释放胞内分子至胞外，在早期诊断肝损伤、评估疾病严重性方面呈现出潜在应用价值。
CK-18为角蛋白家族中的一员，是构成肝脏细胞中间丝蛋白的主要成分之一。肝细胞死亡过程中CK-18被半胱天冬蛋白酶分解成不同片段释放到血液中，其中暴露出的含Asp396特异性结合位点(M30抗原)的CK-18片段水平代表肝细胞凋亡水平，可以早期提示肝细胞损伤程度，而未被分解的CK-18以M65抗原片段的形式完整的释放入血，代表了肝细胞坏死和自噬程度[26]。临床研究表明，急性肝损伤患者血清M30-CK-18片段及M65-CK-18与常规肝损伤临床检测指标ALT、PT有强相关性，且CK-18水平升高时间早于ALT[27]；在严重脓毒症合并肝功能障碍患者血清中M30-CK-18片段及M65-CK-18显著升高，能有效预测患者预后[28]。
HMGB1是一种高度保守的非组蛋白染色体蛋白，由坏死肝细胞和活化的免疫细胞释放入血。基于218例危重病患者的研究发现，血清HMGB1水平显著升高[29]。针对肝损伤相关疾病，2017年Yang等[30]研究发现，HMGB1在急性肝衰竭患者血中显著升高，介导多器官功能损伤和肠道细菌转移，是急性肝损伤进展为多器官功能障碍的关键因素。乙酰基苯酚导致肝损伤时血清HMGB1水平升高，与ALT或INR呈显著相关性；乙酰基苯酚过量8 h可见HMGB1血清水平升高，在ALT或INR正常的患者中，HMGB1可以早期识别进展性肝损伤，具有较高的预测效能[AUC＝0.97(95% CI：0.91～1.0，P<0.000 1)]，且敏感度91%，特异度90%[31,32]。提示HMGB1在早期识别危重症肝损伤具有潜在临床价值，值得关注。
肝脏是机体的重要免疫调节器官，Kupffer细胞是肝脏主要的免疫细胞，肝损伤时激活免疫细胞产生各种细胞因子，可作为早期识别肝损伤的生物标记物。巨噬细胞迁移抑制因子(macrophage migration inhibitory factor，MIF)是炎症级联反应的上游组件，由Kupffer′s细胞分泌。在脓毒性休克患者血中MIF与传统炎症因子均有升高，相比传统炎症因子水平的不稳定性，MIF能持续维持高水平。缺血再灌注肝损伤模型中，处理0.5 h即可见血清MIF水平出现明显升高[34]；在LPS或四氯化碳诱导的肝损伤模型中，抑制MIF能减少肝脏炎症反应，缓解肝损伤[35]。MIF可作为肝损伤早期的炎症信号，是否可作为其他因素导致的急性肝损伤的生物标记物值得深入探讨。
肝损伤是危重症患者引起多器官功能障碍导致预后不良的独立风险因素。聚焦于肝脏代谢、线粒体、解毒、肝细胞分泌及免疫功能，寻找早期识别、有效评估肝损伤的新型生物标志物具有重要的临床价值。虽然诸多研究证实单一生物标记物在肝损伤诊断及预后评估中的潜在机制，但是开展多生物标记物联合检测仍是具有前瞻性的研究方向。
所有作者均声明不存在利益冲突
