肝肺綜合征的潛在臨床目標：來自實驗模型的經驗教訓

鄭永園 彭亮

肝肺綜合征(HPS)是肝硬化相對常見的嚴重肺部并發癥。在實驗模型中，肺內皮細胞、單核細胞和呼吸上皮之間的復雜相互作用，以及其產生的趨化因子、血管生成生長因子和其他細胞因子都是肺泡微脈管系統改變的基礎，導致氧合功能受損。在人類晚期肝病中評估肺功能存在多種困難，因此模型系統對于評估HPS的機制和臨床前研究至關重要。本文旨在通過HPS-嚙齒動物膽總管結扎(CBDL)模型討論內皮紊亂、單核細胞浸潤、血管生成和肺泡II型細胞功能障礙等概念以及可能的治療潛在靶點。

一、HPS的發病機制

(一)肺內血管擴張

1.血管張力：HPS的一個關鍵特性是肺內血管擴張(IPVD)的發展。一個推定的驅動因素是增加的呼出性一氧化氮(NO)水平，這是一種強效血管擴張劑，在肝硬化HPS患者中產生，肝移植后綜合征消退而正?；Ｔ贖PS實驗研究中發現了類似情況，在CBDL模型中發現呼出和肺內NO水平都增加，而用硝基精氨酸甲酯(L-NAME)抑制NO可降低肺內分流并改善氣體交換。去氧腎上腺素收縮反應體外實驗表明，增加肺NO是實驗性HPS中肺血管張力降低的原因，這是由于肺微血管內皮細胞產生的內皮型一氧化氮合酶(eNOS)活性增加和浸潤單核細胞產生的誘導型一氧化氮合酶(iNOS)所致[1-2]。

2.內皮素-1誘導的內皮功能障礙：實驗性HPS中CBDL后第1周肝臟和血漿的內皮素-1(ET-1)水平升高，第2周肺微血管的eNOS增加，表明IPVD發展和HPS發病相關[3]。 ET-1充當經典、有效的血管收縮劑。矛盾的是，循環性ET-1特異性地促進CBDL大鼠肺循環中的血管舒張。 ET-1的這種不同作用取決于其受體的表達和結合。由血管平滑肌細胞表達的內皮素A(ETA)或B(ETB)受體介導血管收縮，而內皮細胞上的ETB受體則通過上調eNOS和NO介導血管舒張[3]。選擇性抑制ETB受體可改善實驗性HPS，并證實了ET-1/ETB/eNOS/NO途徑在調節血管舒張中的核心作用[2-3]。基于這些觀察結果，ETB受體阻斷可能在HPS治療中存在潛在益處。

3.單核細胞浸潤：CBDL的第二個NO生產者是iNOS。 多項研究發現在CBDL后第3周，肺血管內單核細胞浸潤肺組織，特異性促使肺部iNOS水平升高(3)。氯膦酸鹽和釓的巨噬細胞消耗研究證實了iNOS減少會改善氣體交換，并支持血管內單核細胞浸潤實驗性HPS的重要性(2, 4)。 浸潤單核細胞也表達血紅素加氧酶-1(HO-1)并在CBDL后3周開始產生一氧化碳(CO)，發揮相對于NO的額外血管舒張作用[3]。 在人類HPS中，相對于非HPS肝硬化患者，碳氧血紅蛋白水平增加，這與人類疾病中CO產生增加一致。

腸道的細菌移位似乎是肺血管內單核細胞積聚的一個觸發因素。在包括CBDL所致的肝硬化病程中，腸道細菌過度生長，腸道黏膜屏障破壞，肝臟清除能力下降，以及門體分流的發生，都促使循環內毒素進入肺循環。預防性諾氟沙星治療可降低革蘭氏陰性菌的轉運，從而降低實驗性HPS嚴重程度和肺內單核細胞募集。

腫瘤壞死因子α(TNFα)的血漿濃度在人類和實驗性肝硬化以及平行循環內毒素水平中也增加[5]。 預防性TNFα抑制可減少CBDL大鼠HPS特征的發展[2-5]。

(二)肺動靜脈分流形成

實驗和人類HPS中的多個證據均支持血管重塑，內皮功能障礙和新血管生成會促使HPS發展。人體中參與血管生成調節的基因中的單核苷酸多態性，包括Endoglin(ENG)和von Willebrand因子(vWF)，都與HPS的風險相關；相對于無HPS的患者，這些因子和血管細胞粘附分子(VCAM-1)都在血清中升高了[6]。在CBDL動物模型中，肺血管掃描評估顯示，除了代表血管內巨噬細胞粘附位點的隱窩，微血管密度和毛細血管直徑都增加，并伴有套疊血管和直接分流血管的生成。進一步研究證實，內皮標志物vWF、VE-鈣粘蛋白和ENG的肺表達增加，支持實驗性HPS中微血管增殖和分流形成中的重要性[2，6]。

血管生成生長因子介導血管生成。血管內皮生長因子A(VEGF-A)，血小板衍生生長因子(PDGF)和胎盤生長因子(PlGF)，部分都是由血管內單核細胞產生的血管生成因子，并與實驗性HPS中的肺血管生成有關。索拉非尼(一種靶向VEGF和PDGF受體的多特異性酪氨酸激酶受體抑制劑和Raf家族激酶)的治療可降低大鼠中HPS的分流程度，改善氣體交換。最近，在人類HPS的隨機臨床試驗(RCT)完成了登記(NCT02021929)。

(三)呼吸道上皮細胞的參與

通常，HPS被認為是肺泡微循環障礙，其定義不包括顯著的內在肺病和通氣異常。 然而，最近此觀點受到了挑戰。盡管這兩種過程有所不同，但在患有HPS的肝硬化患者中觀察到細微的肺功能測試異常，包括第一秒的較低的用力呼氣量(FEV1)和具有保持的FEV1 / FVC比的用力肺活量(FVC)，這也側面支持了通氣功能缺陷可能導致HPS中氣體交換異常[7]。

在實驗性HPS中也發現類似的現象，其中潮氣量、每分鐘通氣量和平均吸氣流量的減少可歸因于肺泡通氣的不均勻分布和平均肺泡直徑的減少(提示肺泡塌陷)。這些功能性和結構性肺泡改變與AT2細胞凋亡增加及表面活性蛋白(SP)產生減少有關(SP-A、B、C、D)[2-7]。

二、HPS的臨床研究

盡管HPS在基礎研究方面取得了重大進展，但目前缺乏有效的藥理學療法。N-硝基精氨酸甲酯、諾氟沙星和己酮可可堿等已經證明在實驗性HPS中有效，但在其相應的小型臨床研究中結果卻相反。其他藥物，包括嗎替麥考酚酯、帕羅西汀、伊洛前列素、生長抑素、阿米三嗪和環氧合酶抑制劑，在小規模研究中已經通過實驗嘗試，尚未顯示出明顯的益處。從少數納入的患者中，我們很難得出十分可靠的臨床結論。為了全面評估新療法，需要進行更大規模的多中心臨床試驗。

三、HPS潛在的新治療策略

血管生成抑制劑和腸道清潔處理是具有潛在益處且相對低風險的策略。酪氨酸激酶抑制劑是有效的抗血管生成劑，并且在肝硬化和HCC患者中具有長期使用的記錄，其中觀察到門體分流的減少[2，8]。而旨在減少內毒素血癥的腸道清潔可能會減少肺部炎癥，可能有益。

具有潛在益處但具有中等風險的療法包括調節肺血管張力的ET受體拮抗劑和阻斷AT2細胞凋亡的半胱天冬酶抑制劑。然而，這些藥物多存在肝毒性或雙重效應，因此不太可能作為主要的有效療法。

最后，許多具有低風險或未知風險的藥物，被認為可能具有潛在利益。 例如，調節循環膽汁酸池或補充表面活性劑可以減輕AT2細胞功能障礙。然而，預計這種類似于半胱天冬酶抑制的策略對HPS中的血管改變影響有限。且高度復雜的趨化因子網絡以及缺乏臨床可用的CX3CR1和CXCR2拮抗劑都是我們面臨的挑戰。

在過去的幾十年中，肝-肺相互作用在慢性肝病中的臨床重要性，特別是HPS，已被廣泛認識。 CBDL實驗模型為探索人類疾病的機制提供了一種研究框架。實驗性HPS中的氣體交換受損涉及血管(灌注)和肺泡(通氣)缺陷，并且由ET-1介導的內皮功能障礙、內毒素血癥以及繼發的肺內單核細胞募集，病理性血管生成和AT2細胞功能障礙等。 未來的重點是確定實驗模型和人類疾病之間的聯系，并組織多中心隨機對照試驗，以達到臨床前研究中確定的病理生理學目標。