儿童急性肝衰竭(pediatric acute liver failure，PALF)是指多种因素引起的严重肝脏损害，导致其合成、解毒、排泄和生物转化等功能发生严重障碍或失代偿，出现以凝血机制障碍、黄疸、肝性脑病、腹腔积液等为主要表现的一组危及生命的临床综合征。PALF患儿病因不同，预后差异明显，但突出特点均为进展迅速，通常在短期内出现多器官功能障碍综合征甚至死亡，治疗难度大^[1]。肝移植是PALF最有效的挽救性治疗手段，未接受肝移植患儿病死率高达40%~50%^[2]。如何早期识别肝衰竭及准确评估肝移植介入时机，是降低肝衰竭病死率的关键。

目前临床评估肝功能的方法主要为生物学标志物，包括凝血指标、胆红素、血氨及转氨酶等^[3]。肝脏影像学及组织病理学检查能够辅助判断肝损伤的病因及评估病情，但针对PALF不具有早期诊断价值^[4]。用于临床诊断、评估PALF的血清生物学标志物需满足以下要求^[5]：(1)特异性高，即该标志物在肝脏中含量高，可特异性地反映肝脏损伤程度，且受其他脏器损伤干扰小；(2)敏感性高，即该标志物能够敏感地反映患者发生肝损伤、肝衰竭时的变化；(3)相关性好，即该标志物的水平异常与肝损伤及肝衰竭的发生存在明确的因果关系；(4)实践性好，即该标志物的检测经临床验证简便可行。传统的生物学标志物在诊断PALF及评估病情方面有重要的临床指导意义，而近些年研究中又不断涌现出许多新型生物学标志物，为PALF患儿的早期识别及辅助评估预后开拓新思路。本文从肝脏生物学功能方面，对传统生物学标志物及新型生物学标志物进行阐述，总结其临床意义，为PALF诊断、预后评估及治疗策略的制定提供帮助。

传统的肝细胞损伤标志物以丙氨酸转氨酶(alanine aminotransferase，ALT)、天冬氨酸转氨酶(aspartate aminotransaminase，AST)和谷氨酰转移酶(glutamyltransferase，GGT)为代表，一直在临床上广泛应用。ALT与AST在体内分布广泛，因此，在诊断肝损伤或肝衰竭时二者的特异性均不高，需结合其他指标综合分析^[6]。需要强调的是，当肝损伤进行性加重或发生肝衰竭时，肝细胞大量坏死，可出现转氨酶不升反降，而胆红素水平显著升高，即"酶胆分离"现象。

肝细胞损伤的新型生物学标志物有谷氨酸脱氢酶(glutamate dehydrogenase，GLDH)，高迁移率族蛋白1(high mobility group box 1，HMGB-1)和细胞角蛋白(cytokeratin 18，CK-18)等。GLDH是一种在线粒体基质中发现的大蛋白，是线粒体损伤的特异性生物学标志物。由于肝脏富含线粒体基质，肝脏中GLDH含量最高。正常情况下，血清中GLDH含量很低，当GLDH水平明显升高时提示肝细胞损伤或坏死导致线粒体损伤。最新研究提示，在过量对乙酰氨基酚所致的ALF中，GLDH明显增高，且与患者不良预后密切相关^[7]。GLDH比ALT更具肝脏特异性，且在肝损伤恢复过程中，GLDH快速消除，其响应速度优于ALT^[8]。因此，GLDH可作为评估肝损伤的早期标志物及判断预后的潜在生物学标志物。HMGB-1是一种高度保守的非组蛋白核蛋白，在肝细胞中含量丰富。ALF时大量肝细胞坏死导致HMGB-1被动释放。HMGB-1的释放与组织损伤的程度成正比^[9]，高水平HMGB-1提示细胞坏死，与患者的不良预后相关^[10]。研究表明，在严重肝脏损害中，HMGB-1可在ALT升高之前被检测到，因此，HMGB-1被认为是识别肝损伤的早期生物学标志物^[8]。另有研究提示，在ALF中HMGB-1水平显著升高，是连接肠道菌群易位与全身炎症反应的重要因素，在急性肝损伤发展为多器官功能障碍中起重要作用^[11]。CK-18是构成肝细胞骨架的一部分，与细胞凋亡进程相关。肝细胞坏死或凋亡时，CK-18被分解释放入血液中，M30、M65是其代谢产物^[12]。肝衰竭时CK-18及其代谢产物均显著增加，与肝损害及病情严重程度密切相关。在药物性肝损伤的研究中，通过对比存活者、死亡者或肝移植患者CK-18水平发现，死亡或肝移植患者CK-18水平显著高于存活者^[13]。Bechmann等^[14]研究发现，CK-18水平与肝损伤程度密切相关，且与经典的终末期肝病模型评分相比，基于CK18/M65的评分能够更好地预测ALF患者的预后。因此，CK-18及其代谢产物在判断肝损伤及ALF预后上有一定预测价值。

合成功能是肝脏的重要生物学功能。肝脏是合成白蛋白、凝血因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ和蛋白C、蛋白S、蛋白Z等的唯一场所^[15]。这些是反映肝脏合成功能的间接指标。在严重肝功能损害的患儿中，凝血因子合成减少导致凝血指标异常。与成人ALF的诊断标准相比，儿童更加强调肝源性凝血病的重要性。严重的凝血功能障碍是诊断PALF的必备条件。凝血功能指标主要包括凝血酶原时间(prothrombin time，PT)和国际标准化比值(international normalized ratio，INR)。当PT≥20 s或INR≥2.0时，支持ALF的诊断。如已出现肝性脑病，当PT≥15 s或INR≥1.5时，即提示可能为ALF^[16]。Mawatari等^[17]观察到如果INR持续≥1.3提示PALF预后不良，而治疗1周后INR<1.3的患儿均能够通过非肝移植的保守治疗措施存活，提示INR有助于制定PALF治疗决策。另有研究提示，ALF患者的PT和INR升高，其严重程度与全身炎症反应综合征的严重程度成正比^[18]。凝血酶原活动度(prothrombin activity，PTA)也是反映肝源性凝血病的重要指标。当肝细胞严重损害和坏死时，血清PTA短时间内明显下降，且PTA越低，患者病死率越高。占国清等^[19]研究发现，在评价慢加急性肝衰竭患者的预后研究中，存活组PTA水平明显高于死亡组，提示PTA可以作为判断患者病情严重程度和预后的敏感指标。凝血因子Ⅴ(FⅤ)主要在肝脏合成，FⅤ的半衰期短，其敏感性和特异性均较高，可能成为ALF和肝再生的潜在有效标志物。在PALF中，FⅤ<20%可能提示预后不良，预测死亡结局的阳性预测值和阴性预测值分别为82%和98%^[2,20]。

除凝血因子外，前白蛋白主要依赖肝脏合成，在一定程度上能够反映肝脏合成功能。血清前白蛋白半衰期短(仅有2 d)，可反映肝脏合成、储备能力及营养状况，更能敏感地反映早期肝脏损害，可作为评价持续性肝损害的重要指标。但除了提示肝脏合成功能外，血清前白蛋白水平还受炎症、内源性毒素以及基础代谢率等影响^[21]。白蛋白半衰期长达17~21 d，在白蛋白停止合成8 d后，血清中白蛋白浓度仅下降20%，不能灵敏地反映早期肝损伤程度，因此血清白蛋白不适合作为ALF早期诊断的生物学标志物^[22]。

肝脏是体内重要的代谢器官，糖、脂肪、蛋白质以及胆红素等均在肝脏中代谢，肝细胞严重损伤将导致代谢功能障碍。(1)胆红素：肝脏重要的代谢功能之一是分解衰老红细胞产生胆红素。当肝细胞广泛坏死、胆管损伤或肝脏功能下降后，特征性代谢产物胆红素快速蓄积。直接胆红素反映肝脏对胆红素的摄取和结合能力，间接胆红素反映肝脏对胆红素的代谢与排泄能力。总胆红素和直接胆红素水平与PALF病情有强相关性，PALF时总胆红素和直接胆红素均增高，每日上升幅度可≥17.1~34.2 μmol/L，其浓度常达171 μmol/L以上^[3]。一项临床研究发现，血浆胆红素较高的儿童更有可能死于ALF或接受肝移植，并指出胆红素升高和转氨酶降低的组合是不良的预后指标^[23]。Yang等^[24]在毒蕈中毒引起的PALF回顾性研究中指出，高胆红素水平与ALT、INR峰值等是鹅膏毒素中毒导致死亡的预测因素。(2)血糖：肝脏是糖代谢的重要器官，通过糖原分解、合成、糖异生、糖酵解等途径维持血糖稳定。ALF时糖异生途径受损，糖原储备不足，表现为严重的低血糖，顽固性低血糖通常提示预后不良。欧洲肝脏研究学会在ALF管理的临床实践指南指出低血糖在ALF患者中很常见，与病死率增加有关，证据等级为Ⅱ-3，推荐等级为1级^[25]。(3)乳酸：乳酸是肝脏内糖代谢的产物，ALF时大量肝细胞坏死，糖代谢途径受损导致乳酸清除减少从而出现乳酸堆积。乳酸水平高，预后差。Gao等^[26]在研究毒蕈中毒导致肝损伤中发现，肝衰竭组乳酸水平明显高于肝损伤组，提示乳酸可以作为评估ALF预后的生物学标志物。

肝脏是机体内主要的解毒器官。毒性产物蓄积导致ALF常合并肝性脑病，甚至出现脑水肿及脑疝，是PALF患儿死亡的重要原因。目前研究认为，肝性脑病与高氨血症具有明显相关性。氨在体内通过鸟氨酸循环转化为尿素排出。肝功能衰竭时，氨代谢途径受损导致血氨水平增高，对于肝性脑病的诊断具有重要的提示意义。高氨血症时，氨在星形胶质细胞中和谷氨酸共同作用转化为谷氨酰胺，谷氨酰胺可诱导脑水肿，同时，氨能够增加星形胶质细胞线粒体通透性使脑代谢紊乱，并促进脑内的炎症反应^[27]。研究发现，在ALF患者中，血氨超过200 μmol/L，肝性脑病及脑水肿的风险明显增加^[28]。在肝性脑病中，不同浓度的血氨水平，合并脑死亡的风险不同。血氨≥200 μmol/L预测21 d脑死亡的敏感性为42%，特异性为87%^[29]。

除血氨外，近年在肝性脑病及反映肝脏解毒功能的新型生物学标志物方面的研究也取得了一定进展。S100β是一种钙结合蛋白，80%~90%存在于大脑星形胶质细胞中。当脑损伤时星形胶质细胞释放S100β。一项横断面研究发现，即使轻微肝性脑病，S100β即可出现明显升高，诊断肝性脑病的最佳临界值为>0.13 μg/L^[30]。在诊断价值方面，其灵敏性优于特异性，因此S100β可以作为ALF筛查肝性脑病的早期生物学标志物。Montoliu等^[31]发现3-硝基酪氨酸在肝性脑病中明显升高，考虑与肝性脑病时氧化应激增加有关，其用于诊断肝性脑病的敏感性及特异性均较高。此外，Ⅰ型精氨酸酶和鸟氨酸氨甲酰基转移酶是鸟氨酸循环中的代谢关键酶，当二者升高时亦提示肝脏细胞受损，肝脏解毒功能障碍^[32]。

甲胎蛋白(alpha-fetoprotein，AFP)是反映肝脏再生功能的经典生物学标志物，AFP显著升高提示肝细胞再生过程活跃。肝衰竭期间如果AFP无升高或反而降低，提示预后不良。研究发现，在急性病毒性重型肝炎及ALF患者中，高AFP水平是广泛肝坏死后肝细胞迅速再生的反映，与发病后的生存时间有关^[33]。Schiødt等^[34]报道在ALF患者中，前3 d AFP水平的动态升高趋势与良好预后相关，提示AFP的动态变化对于ALF患者更具有预后评估价值。但是目前在儿童中尚缺少有力的证据来证实AFP对肝衰竭预后的预测作用。

骨桥蛋白(osteopontin，OPN)是一种表达于Kupffer细胞的新型磷酸化糖蛋白，在激活自然杀伤细胞、中性粒细胞和巨噬细胞中发挥关键作用。肝脏受损后OPN表达增加，同时有研究发现，OPN在肝脏再生中起重要作用，因此，被认为是反映肝脏炎症水平和再生能力的生物学标志物^[35]。Srungaram等^[36]研究发现，ALF患者的血浆OPN水平(33~19 127 μg/L)是健康对照组的10~200倍，与死亡/肝移植组的患者相比，保守治疗存活组具有更高的OPN水平。但是在不同病因引起的肝损伤中OPN表达差异较大，有研究发现，在严重的药物性肝损伤和乙型肝炎病毒引起的慢加急性肝衰竭中，OPN显著升高提示预后不良^[13,37]。因此，OPN在ALF中的临床应用价值还有待进一步深入研究。

肝脏作为重要的免疫器官，肝脏内有大量的NK细胞、T淋巴细胞、树突状细胞及Kuffer细胞等维持免疫稳态。可溶性白细胞介素2受体(soluble interleukin-2 receptor，sIL-2R)是反映肝脏免疫功能的重要生物学标志物，sIL-2R由激活的T淋巴细胞释放，在机体免疫过度激活状态时常出现sIL-2R水平增高。DiPaola等^[38]研究显示，PALF中常伴有免疫异常激活，此时sIL-2R水平显著升高(通常>5 000 U/mL)，且与血清sIL-2R水平较低的患者相比，sIL-2R水平升高者需要肝移植或者3周内死亡的风险明显升高。免疫过度激活时，Kuffer细胞可产生大量肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、白细胞介素(interleukin，IL)-6和IL-18等。TNF-α能够促进肝细胞凋亡及肝脏炎症损伤，而IL-6既能够引起肝脏炎症损害，又有促进肝再生的作用^[39]。除Kuffer细胞外，IL-18还可由单核巨噬细胞产生。IL-18可通过诱导多种细胞因子对肝细胞造成强大的直接损害作用。Hirota等^[40]研究显示IL-18在肝脏代谢由胆道排出，暴发性肝功能衰竭患者的血清IL-18水平升高，可反映其肝脏代谢能力的下降。监测IL-18的变化趋势可用于判断肝损害严重程度及评价预后^[41]。此外，另有研究认为炎症反应参与了肝性脑病的发生，并指出IL-6和IL-18等可作为检测肝性脑病的指标^[42]。

PALF是一种多系统受累、病死率很高的疾病。迄今为止，肝移植是部分PALF唯一有效的挽救性治疗方法。血清转氨酶、凝血功能指标、胆红素、血氨、血糖以及乳酸等是PALF目前常用的生物学标志物，但PALF病因不同导致疾病转归差异很大，目前没有一个独立的指标可以绝对精确地预测ALF的发生及预后。在PALF肝移植的时机选择上，中国儿童肝移植临床诊疗指南(2015版)推荐使用肝脏损伤单元评分系统，该评分系统主要依据胆红素、PT/INR和血氨峰值^[43]。目前，大部分新型生物学标志物的诊断或预测价值仍处于研究阶段，未来的研究需要更好地预测ALF的发生以及哪些患者需要肝移植。