人工肝支持系统作为肝衰竭患者过渡到肝移植时机的治疗手段已在国内外得到广泛应用，然而临床研究对各类型人工肝的疗效评价不一。此文将重点介绍常用的非生物型人工肝技术及研究较多的生物型人工肝技术，并根据循证医学证据就其对肝衰竭患者治疗的生化指标及生存率的影响进行综述。
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由于传统内科治疗不能改善肝衰竭患者的预后，而最有效的救治方法––肝移植术也存在供体短缺及伦理学方面的问题。因此，一种新型治疗手段––人工肝支持系统(ALSS)应运而生。该系统旨在延长患者生存时间，使患者能够顺利过渡到肝脏自我修复期或肝移植手术时机[1]。ALSS治疗的机制是基于肝细胞的强大再生能力，通过一个体外的机械、理化和生物装置，清除各种有害物质，补充必需物质，改善内环境，暂时替代衰竭肝脏的部分功能，为肝细胞再生、肝功能恢复创造条件或改善症状，成为肝移植的桥梁[2]。ALSS分为非生物型人工肝、生物型人工肝及混合型人工肝[3]。目前，非生物型人工肝在国内外肝衰竭治疗中已得到广泛应用，而生物型人工肝的临床研究及应用均处于早期阶段，而在此基础上发展起来的混合型人工肝的研究应用也受到限制。本文主要就应用较为广泛的非生物型人工肝及经过临床试验证实安全有效的生物型人工肝进行综述。
在我国，非生物型人工肝已得到广泛的应用，包括血浆置换、血液灌流、血液滤过、血液透析、连续性血液透析滤过、白蛋白透析、血浆滤过透析和血浆胆红素吸附[4]。上述非生物型人工肝中，以血浆置换最为常用，而血液灌流、血液滤过和血液透析等虽然也被用于肝衰竭及其并发症的治疗，但不是主要的治疗方法，在此不再赘述。在血浆置换基础上，又发展出选择性血浆置换等改良技术。浙江大学医学院附属第一医院李兰娟团队开发的李氏非生物型人工肝(Li-NBAL)也是国内研究重点。国外应用较多的非生物型人工肝主要包括分子吸附再循环系统(MARS)、普罗米修斯系统(Prometheus系统)、单通道白蛋白透析等。其中，单通道白蛋白透析需使用大量白蛋白，十分昂贵，且白蛋白制剂在生产过程中加入的稳定剂会显著降低白蛋白的结合功能，从而降低其解毒能力，因而该装置的临床应用受到限制[5]。目前仅有少数病例报告或者队列研究观察到单通道白蛋白透析对生化指标的改善作用[6]，但是对生存率的影响没有研究。因此，本节将重点分析我国应用及研究较多的血浆置换、选择性血浆置换，以及将血液灌流、滤过、透析等技术进行整合利用的Li-NBAL，同时对国外广泛应用的MARS和普罗米修斯系统进行分析比较。
血浆置换采用血浆分离器将血浆从全血中分离并弃去，而将细胞及其他保留成分与等量白蛋白液、新鲜冰冻血浆一起回输患者体内[7]，适用于早期肝衰竭患者。血浆置换虽然能够改善凝血指标、降低炎症因子和内毒素水平，但是同时也丢失肝细胞生长因子等有益物质，且血浆置换需消耗大量新鲜冷冻血浆，因此受血浆供给的影响较大。Yamamoto等[8]的回顾性研究发现，总胆红素水平低于24 mg/dL的肝衰竭患者行血浆置换治疗后其总胆红素水平明显下降，而高于24 mg/dL的患者则反而上升。Mao等[9]的研究表明，血浆置换可以降低IFN-γ、IL-10、IL-4、IL-2及TNF-α水平，而Ye等[10]的研究则发现血浆置换可显著降低慢加急性肝衰竭患者的血氨水平；炎症因子及血氨的改变都可以调节慢加急性肝衰竭患者的病理生理，从而影响这些患者的预后。上述研究均未发现血浆置换能改善肝衰竭患者的生存率。但Qin等[11]对血浆置换治HBV相关慢加急性肝衰竭的前瞻性研究发现，血浆置换组的90 d生存率及5年生存率均较对照组高，且差异具有统计学意义。因此，血浆置换虽然能改善肝衰竭患者的生化指标及临床症状，但能否提高生存率尚存在争议。
选择性血浆置换可以根据病情需要选择不同孔径的血浆分离器。其毒素清除范围介于经典的血浆置换和血液滤过之间，能够选择性清除低到中相对分子质量的白蛋白结合毒素，而凝血因子被保留[12]。与血浆置换相比，选择性血浆置换的优势在于既能有效改善患者的肝功能，又能避免低球蛋白血症和低胶体渗透压，减少了促肝细胞生长素和补体的丢失，可节约新鲜血浆用量约500 mL[13]。同时，选择性血浆置换也降低了血浆中潜在性血源感染的概率，操作时跨膜压更稳定，更利于治疗。Nakae等[14]研究表明，急性肝衰竭患者在进行选择性血浆置换后，其肝性脑病得到改善，血清IL-18水平明显下降，而总蛋白水平并未明显改变，且氧化应激产物及总抗氧化能力均无明显改变。童娅玲等[15]的研究分析也提示，选择性血浆置换对重型肝炎患者的肝功能及凝血功能有改善作用，且不良反应较轻，包括皮疹、皮肤瘙痒、发热等，通过对症处理后均能及时恢复。
Li-NBAL根据肝衰竭患者的病情将国内常用的非生物型人工肝技术进行整合，如肝衰竭合并肝性脑病时应用血浆置换联合血液灌流；合并肾功能不全时，应用血浆置换联合血液滤过或血液透析；合并高胆红素血症时，应用血液灌流联合血浆胆红素吸附。这些组合在临床实践中均获得了明显的疗效，回顾性分析也证实了其对重型肝炎患者生存率的改善作用明显优于单纯药物治疗[16]。Li等[17]的前瞻性研究发现，联合运用血浆置换、血液灌流及连续性血液透析滤过可以更有效地清除代谢毒素，尤其是胆红素。
MARS是国际上应用较为广泛的一类非生物型人工肝，其原理是以人血白蛋白作为透析液，利用活性碳和阴离子树脂吸附清除白蛋白结合毒素，一般同时行血液透析或者血液滤过，从而全面清除水溶性和蛋白结合毒素。由于MARS治疗要使用大量的人血白蛋白，治疗本身价格也十分昂贵，故在我国的临床应用中受到一定程度的限制。Vaid等[18]的荟萃分析证实，MARS能降低血清胆红素、胆汁酸、氨、尿素及乳酸等毒素水平，并改善皮肤瘙痒、全身及门静脉系统血液动力学异常。Kantola等[19]的研究证实，在急性肝衰竭患者中，MARS可以改善肝性脑病，从而使这些患者需要行肝移植术的比例降低，对行肝移植术患者的预后也有改善作用。但Bañares等[20]的研究发现，与对照组相比，虽然MARS组的血清肌酐及胆红素水平下降差异均有统计学意义，但肝性脑病的改善情况差异并无统计学意义，故MARS能否改善肝性脑病尚存在争议。此外，上述研究均未显示MARS能显著提高肝衰竭患者的生存率。
普罗米修斯系统的基本原理是血浆组分分离和吸附(FPSA)，该系统的特殊白蛋白通透性聚砜膜允许白蛋白结合毒素自由通过，并由中性树脂和阴离子交换装置净化后再回到血液中，同时进行高通量聚砜膜透析以清除水溶性毒素[21,22]。Evenepoel等[23]的回顾性研究提示，普罗米修斯系统与MARS一样，都可以显著降低血液中的水溶性及蛋白结合毒素，且普罗米修斯系统对尿素氮、肌酐、总胆红素的清除率均高于MARS。与MARS相比，普罗米修斯系统不需要补充外源性蛋白质，不影响中心静脉压和血小板，因而具有良好的安全性以及稳定性[24]。Sentürk等[25]的研究发现，FPSA能显著降低肝衰竭患者的总胆红素、血氨、血清尿素氮及肌酐水平。Rocen等[26]的回顾性研究表明，普罗米修斯系统能明显降低急性肝衰竭患者的肿瘤坏死因子α、C-反应蛋白、降钙素原及甲胎蛋白水平，并显著提高肝细胞生长因子水平。但在生存率方面，Kribben等[27]对145例慢加急性肝衰竭患者(FPSA组77人)进行随机对照试验，结果表明FPSA组患者28 d及90 d生存率与非FPSA组比较差异无统计学意义。
生物型人工肝是20世纪80年代后期出现的新型ALSS，早期的生物型人工肝装置如交叉循环、肝灌流等，由于疗效不肯定、不良反应大、操作复杂等原因，已被逐渐放弃，而以培养肝细胞为基础的体外生物型人工肝支持系统(EBAL)成为目前研究的重点[28]。EBAL的原理是将体外培养增殖的肝细胞置于特殊的生物反应器内，利用体外循环装置将肝衰竭患者的血液或血浆引入生物反应器，通过反应器内的半透膜与培养肝细胞进行物质交换与生物作用，不仅可以解毒还可具有合成和代谢的功能[29]。目前国内外研究较多的生物型人工肝系统主要包括HepatAssist肝脏支持系统、体外人工肝辅助装置、AMC-生物型人工肝、BLSS系统、模块型体外肝支持系统、辐射流动型生物反应器(RFB)生物型人工肝等。
HepatAssist肝脏支持系统是利用猪肝细胞作为基础的EBAL系统[30]，是EBAL中研究最多的一个，也是第一个初步完成Ⅱ～Ⅲ期前瞻性、多中心、随机、对照临床试验的EBAL系统。目前该系统的研究仍处于Ⅲ期临床试验阶段，其对肝衰竭的治疗作用效果是显而易见的。Demetriou等[31]的前瞻性、多中心、随机、对照临床试验将171例患者分为生物型人工肝组(85例)与对照组(86例)，这171例患者除了急性及亚急性肝衰竭患者，还包括术后移植肝无功能的患者。生物型人工肝组患者接受的是HepatAssist肝脏支持系统治疗。研究发现两组患者30 d的生存率差异无统计学意义。但进一步分析数据发现，急性和亚急性肝衰竭患者中，生物型人工肝组30 d的生存率较对照组升高差异有统计学意义。在安全性方面，Pitkin和Mullon[32]的回顾性研究证实，HepatAssist肝脏支持系统不会引起猪内源性逆转录病毒(PERV)感染。
体外人工肝辅助装置是迄今惟一使用人肝细胞系(C3A)的生物型人工肝，也已进入Ⅲ期临床试验阶段。该装置由双泵透析系统和含C3A细胞的串联型中空纤维反应器组成，有较高的安全性，接受治疗的患者未出现治疗相关安全问题[33]，但其对生存率的影响尚存在争议。Ellis等[34]对24例急性肝衰竭患者的研究表明，体外人工肝辅助装置可明显改善急性肝衰竭患者的肝性脑病症状及血流动力学稳定性，从而为肝脏自我修复创造机会。Millis等[35]已对体外人工肝辅助装置进行改良，5例急性肝衰竭患者经改良体外人工肝辅助装置治疗后均顺利完成肝移植术，30 d生存率达到80%。改良前后的体外人工肝辅助装置均具有较高的安全性，患者耐受性良好，未见不良反应。体外人工肝辅助装置唯一缺陷是易发生阻塞，因此需要使用大量肝素，导致凝血时间延长[36]。
AMC-生物型人工肝由荷兰研发成功，以猪肝细胞为基础，原理是患者的血液通过血浆分离器后，血浆流经生物反应器，进行物质交换后和血细胞汇合回输入患者体内[37]。AMC-生物型人工肝的特点是血浆和肝细胞直接接触，避免物质交换过程中可能发生的膜阻塞，并且有利于生物反应器中的氧合作用，从而提高了物质交换的效率。关于AMC-生物型人工肝的Ⅰ期临床试验结果于2002年发表[38]，该研究共选择了7例肝衰竭伴有Ⅲ到Ⅳ级肝性脑病的患者，这些患者在经过AMC-生物型人工肝治疗后，神经系统症状、肾功能及血流动力学稳定性得到改善，胆红素水平及血氨水平均下降。治疗过程中唯一的不良反应为一过性血压下降，可通过多巴胺及补液治疗来纠正。Di Nicuolo等[39]对AMC-生物型人工肝治疗后患者的随访研究证实，即使是长期进行免疫抑制治疗的患者，也未发现PERV感染。
BLSS系统以猪肝细胞为细胞源，血液经热交换及氧合后通过中空纤维管反应器，纤维膜能阻止患者的血液直接接触猪肝细胞，却允许毒素弥散，通过BLSS后的净化血液再次泵回患者体中。虽然BLSS和HepatAssist两者均采用猪肝细胞作为细胞源，但BLSS的特点在于允许全血直接灌注入有网眼的中空纤维反应器，且不使用活性炭吸附系统来解毒[40]。Mazariegos等[41]对第一例应用BLSS治疗急性肝衰竭的患者进行分析发现，经治疗后该患者的总胆红素及血氨水平明显下降，凝血功能和临床症状得到改善。
模块型体外肝支持系统由肝支持系统(LSS)和单通道白蛋白透析(SPAD)系统结合而成。该系统物质交换效率高，且能提高细胞氧供，并且是唯一从废弃肝组织中获得人原代肝细胞的生物型人工肝，也是惟一既用原代猪肝细胞又用原代人肝细胞作为肝细胞源的生物型人工肝[42,43]。Sauer等[42]应用人肝细胞进行的临床试验表明，8例肝衰竭患者经模块型体外肝支持系统治疗后，其神经系统症状及凝血功能均得到改善，治疗过程中未见治疗相关不良反应。Sauer等[43]也进行了应用猪肝细胞作为细胞源的临床试验，8例等待肝移植的肝衰竭患者接受了模块型体外肝支持系统治疗，最终都成功过渡到移植阶段，移植后3年存活率为100%，治疗过程中未见治疗相关不良反应，随访过程中未发现PERV感染。
意大利Ferrara大学开发的RFB生物型人工肝以猪肝细胞为细胞源，而日本东京大学的研究组开发的则以人肝细胞为细胞源。由于意大利RFB在试验上更进一步，故在此主要阐述意大利系统。该系统采用的是灌注床生物反应器，加入200～230 g新鲜分离的猪肝细胞，血浆经热反应器及供氧器后从纤维管的中间向外周通过，再汇聚到收集腔中，离开生物反应器之后与血液重组回输给患者[44]。Morsiani等[45]的Ⅰ期临床试验中，共有7例ALF合并Ⅱ到Ⅳ期肝性脑病的患者接受了意大利RFB治疗，6例顺利过渡到肝移植阶段，其神经系统症状及凝血功能均得到改善，血氨水平及胆红素水平分别下降33%及11%，治疗过程中未见治疗相关不良反应，未见PERV感染。
随着肝衰竭患者的不断增加，人工肝技术的应用迎来巨大的机遇和挑战。尽管人工肝的应用在肝衰竭患者的治疗中取得了显著成绩，但以血浆置换为代表的国内常用非生物型人工肝技术面临血浆来源受限的问题，而国外应用最为广泛的MARS也因白蛋白来源不足及价格昂贵而无法在我国推广应用。同样，生物型人工肝的主要挑战在于肝细胞源的选择、如何维持肝细胞的形态和功能的稳定以及生物反应器的设计问题。并且，无论是非生物型人工肝还是生物型人工肝，其对患者生存率的影响尚存在争议。在各型人工肝治疗的选择方面，临床医师也需要对患者及家属的病情、期望值及经济条件等多个方面综合考虑。相信随着基础和临床研究的不断深入，各型人工肝的装置设计将进一步优化，而其各自的治疗指征也将越来越明确，更利于临床医师制订个性化的治疗方案，早期治疗，取得更好疗效。
