肝病时的肠源性内毒素血症
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2004年8月19日
赵汝钦 2004-8-8 16:06:04 中国综合临床1999年第15卷第6期Vol15No.6 1999
肝硬变、重型及慢性病毒性肝炎等肝病患者多伴有肠源性内毒素血症(gutdirived endotoxemia, GET)，其可加重肝损害及促发各种并发症并与肝病互为因果。韩德五[1]已提出肝功衰竭发病机制的内毒素血症假说，认为GET是肝功能衰竭发生的物质基础。
1 内毒素(LPS)和GET
1.1 LPS LPS存在于革兰阴性(G-)细菌细胞壁外层，在细胞死亡细胞壁崩解时释放或活菌以发泡形式将其释出。其化学成分为脂多糖(LPS)，由三层组成。外层为O-特异多糖，代表细菌特异抗原；中层为R-核心多糖，为细菌类属的共同抗原；内层为类脂A，有较恒定的分子结构，介导多种生物效应。
1.2 GET 人肠腔内聚集大量G-细菌，细菌繁殖期间常脱去外膜片段，死亡后细胞壁崩解，因而肠道内存在大量LPS。当肠粘膜吸收的LPS因某些病理原因进入血循环而被检出时称为GET；而由其它部位G-细菌感染所致的内毒素血症(ETM)则非为肠源性。
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2 LPS的检测方法
2.1 检测方法 ①鲎血细胞溶解物试验(LALT) 1970年Levin等首次用其检测LPS，简称为“鲎试验”。②鲎血细胞基质染色试验(下称基质染色法) 1978年Iwanaga等创用本法。其原理是：LPS作用于鲎血细胞溶解物中的凝固酶原使之成为凝固酶。它能水解人工合成的三肽基质，使其中所含的对硝基苯胺(PNA)游离显色，可用分光光度计在405nm处测得吸收光谱，在标准曲线上读数。本法的敏感性由LALT所能检出的LPS125ng/L灵敏到10～15ng/L。
2.2 检测LPS的意义 ①确定体内有无G-细菌感染或GET。如无G-细菌感染的临床表现，血培养阴性，基质染色法阳性，则提示GET。②作为病情预后的预测指标：血中LPS水平高者预后不良。③对有腹水者可判断是否有G-细菌所致的自发性细菌性腹膜炎(SBP)。
3 GET的发生机理
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GET的发生机理主要是肠道内的LPS突破了肠粘膜-Kupffer(枯否)细胞-血浆这三道防线的结果[2]。
3.1 经肠粘膜吸收的LPS增多 ①活动性肝病常伴有炎症性肠病。②门脉高压时的充血性肠病，此时肠道血管扩张、扭曲，粘膜充血、水肿、糜烂、通透性增加。
3.2 肝脏枯否细胞功能失调 ①经肠粘膜吸收的LPS进入门脉血流，此时的“门脉内毒素血症”是一种“正常”的生理现象，这是因为肝脏单核巨噬细胞系统主要是枯否细胞以胞饮的形式摄取LPS，通过浓缩LPS分子的类脂含量和缩短O-抗原的长度而修饰LPS，然后交给肝细胞进一步解毒，而重症肝病在肝实质细胞损害的同时也伴有枯否细胞的损害，其功能受损，来自肠道的LPS未经解毒而进入体循环。肝硬变患者肝静脉LPS浓度[(73±110)ng/L]显著高于外周静脉[(31±58)ng/L](P<0.001)，提示肝脏不能清除由门静脉进入肝内的LPS。动物实验可见到枯否细胞在消除LPS方面的主要作用：贾淑云等[3]用硫代乙酰胺(TAA)引发大鼠的严重肝损伤，如先静注甘油三酯激活枯否细胞功能，可使肝损伤与GET减轻；但如先静注二氧化硅(SiO2)抑制枯否细胞功能，则GET加重，同时出现肾功障碍与肝性脑病。韩德五[1]用大鼠作动物试验，先用CCl4灌胃，使肝实质细胞出现严重损伤，但未发生肝功衰竭，以后再灌入SiO2后，先出现LPS明显增高，继之出现肾功及肝功衰竭。枯否细胞在LPS引致肝损害中具有双重作用[1，2，4]：一方面在LPS小量间歇地进入门静脉时具有吞噬清除的功能；另一方面在肝损害较重，大量LPS进入门静脉时，因枯否细胞功能亦严重受损，不仅不能清除LPS，还可被其激活，通过释放各种细胞因子和炎性递质引起肝细胞损害。②肝硬变肝实质细胞数目减少，对LPS的解毒功能下降。
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3.3 门体分流 ①肝病时常伴不同程度的门脉高压，出现不同程度的门体分流。②自发性或手术后肝内外门体侧枝循环，LPS绕过肝脏涌入体循环。肝硬变分流术后患者，外周血LPS水平[(82±150)ng/L]显著高于未行此手术患者[(31±58)ng/L][2]。
3.4 淋巴液生成增加 门脉高压时肝脏、肠系膜淋巴液增加，腹腔淋巴管-胸导管成为LPS进入体循环的重要代替途径。
3.5 外周血LPS灭活功能降低 外周血参与LPS灭活的因子如白细胞及其分解酶、补体、LPS结合蛋白，如高密度脂蛋白、转铁蛋白和白蛋白等不同程度降低。
4 GET的作用和危害
主要是加重肝损害和使部分患者促发肝功衰竭及肝外并发症的发生。
4.1 LPS对肝细胞有直接毒性作用 肝细胞接触LPS或类脂A后，类脂A被转运至线粒体内膜与特异性受体结合，抑制ATP合成酶及还原烟酰胺嘌呤二核苷酸(NADH)脱氢酶，使能量生成受阻，并因呼吸链电子传递干扰，氧分子接受电子不足，产生氧自由基，后者损害生物膜，导致肝细胞坏死[1，2，5]。Malaisse等报道，鼠静脉注射LPS后，LPS使鼠肝脏腺苷酸和ATP/ADP值均显著下降，提示LPS可使肝脏能量代谢出现障碍[6]。
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4.2 LPS可损伤肝窦血管内皮，促进肝内微血栓形成[2，4] LPS激活中性粒细胞和巨噬细胞，后者通过粘附蛋白破坏血管内皮细胞；当机体处于Schwartzman反应预备阶段时，LPS可激活该反应；许多细胞因子和炎性递质(后述)作用于肝窦内皮细胞及微血管，激活凝血系统，引致微血栓形成。
4.3 LPS引致门脉高压症 Halvorsen等[7]向麻醉猪的肠系膜静脉注射LPS，肝动脉和门脉血管阻力分别较注射前升高349%和159%，在注毕后1小时当非内脏血管的阻力已接近恢复正常时，门静脉压仍持续升高。LPS刺激血液成份或组织细胞释放缩血管物质，导致门脉压增高[2]。另外，LPS可致肝细胞损害，使肝细胞体积增大，缩小肝内血管间隙；LPS所致肝窦内血栓形成及肝窦内皮细胞的去窗孔化均可直接升高肝内血管阻力，导致门脉压升高。
4.4 LPS激活单核巨噬细胞系统介导的细胞毒性作用[1，2，4，6] 单核巨噬细胞系统包括单核细胞和枯否细胞被LPS激活后，可表达、分泌各种细胞因子和炎性递质，如肿瘤坏死因子(TNF-α)、白细胞介素(IL)1、6、白三烯(LTs)、血小板活化因子(PAF)、氧自由基、一氧化氮等，作用于肝脏和其它组织器官的生物膜，导致肝脏及其它器官损伤，乃至出现多器官衰竭。在肝病方面尚可引起肝内胆汁瘀积、高黄疸，促进腹水及(或)肝性脑病的出现及加重。
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4.5 LPS直接及间接引致的肝外并发症 肾功能损害，可表现为肾前性氮质血症、肝肾综合征；胃粘膜病变，可致胃粘膜水肿、糜烂及出血；DIC：肺损害，Ⅰ期表现为呼吸性碱中毒、Ⅱ期肺动脉压增高、Ⅲ期形成充血性肺不张[6]。Halvorsen等[7]报道，向猪的肠系膜注射LPS后，肺血管阻力较注射前增加433%，可见LPS可致肺动脉压升高。
5 GET的诊断
重型肝炎患者的58%～100%、肝硬变患者的79%～92%、慢性肝炎患者的50%～58%、急性肝炎患者的16%～43%，血中均可检出LPS[6]；但GET并无特异表现，大多漏诊。
5.1 肝病患者无明显原因的病情加重，且同时有便秘或腹泻者，应想到GET。
5.2 发热是LPS诸多生物活性之一[5] 肝病有未查到原因的发热及(或)周围血象WBC总数及中性粒细胞较基础值增高时应想到GET。GET虽不常引起休克，但对原因不明的低血压应想到GET。
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5.3 鲎试验 LALT或基质染色法阳性。
6 GET的防治
6.1 减少肠道LPS的产生和吸收 ①消除便秘、清除积便，可用加适量食醋的生理盐水清洗灌肠。②乳果糖口服可酸化肠道，干扰细菌繁殖，其通便作用能使细菌同LPS一起排出，对TNF还有抑制作用[2，5，8]。③抗菌剂口服 现多主张投予肠道吸收少的抗生素。书刊中多提新霉素，但此药已少有供应。口服多粘菌素除抑制肠道细菌外并有灭活LPS的作用[2，5，8]，也可用丁胺卡那霉素、头孢唑啉[8]口服。其它尚可服氟哌酸、甲硝唑，后者有抑制厌氧菌的作用。为防止服抗生素后可能出现的肠道菌群失调，可在连服7日时暂停，换用肠道微生态活菌制剂，如双歧杆菌活菌制剂丽珠肠乐，服7日后再改服抗生素，如此反复。丽珠肠乐可使D-氨基半乳糖(GaIN)肝损伤和肠道菌群失调动物的血浆LPS水平明显下降[2]。尚应指出，胃肠道外静脉输入抗生素并无防治GET的作用。
, 百拇医药 6.2 LPS/细胞因子抗体 抗LPS已制成并试用的有鼠IgM型抗类脂A单克隆抗体(E5)、人IgM型抗类脂A单克隆抗体(HA.lA)等，此外亦有抗TNF单克隆抗体、IL-1受体抗体等，正在进行动物实验和临床应用中[1，2，4，5]。
6.3 改善肝脏功能和降低门静脉压 是防治GET的基本措施，但现尚无确切有效的药物。某些用于治疗重型肝炎的价昂药物如促肝细胞生长素、胸腺肽等，据专著报道也未被证明有效[8]。丹参具有疏通微循环和抑制肝纤维化作用，郑晓宾等[9]报道，丹参可使注射TAA引发GET的大鼠血浆TNF-α下降；韩德五报道[1]，对试验暴发型肝衰竭大鼠，给丹参后ETM减轻，肾功能随之明显改善。
其它待观查的有中药复合血府逐瘀汤、大黄虫丸[2]、去芒硝大承气汤；拮抗磷脂酶(PL)A2活性与自由基代谢的药物[1，2]；琥珀酸二甲酯(succnic acid dimethyl ester)[6]等。
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作者单位：110006 辽宁省沈阳市第六人民医院
参考文献
1 韩德五.肝功能衰竭发病机制的研究——肠源性内毒素血症假说.肝脏病杂志，1995,3(3):134
2 黄自平.肠源性内毒素血症在肝硬化失代偿中的作用及其处理.胃肠病学和肝脏病学杂志，1997,6(1):9
3 贾淑云，韩德五，马学惠，等.枯否细胞功能状态对实验性急性肝功衰竭的影响.肝脏病杂志，1995,3(2):80
4 王宇明.内毒素所致肝损害机理的研究进展.国外医学流行病学传染病学分册，1994,21(1):12
5 徐希岳.肝病与内毒素血症.北京：北京医科大学中国协和医科大学联合出版社，1993.324
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6 Malaisse WJ,Nadi AB,Ladriere L,et al.protective effects of succinic acid dimethyl ester infusion in experimental endotoxemia.Nutrition，1997，13(4):330
7 Halvorsen L,Roth R,Gunther RA,et al.Liver hemodynamics during prota lvenous endotoxemia in swine.Circ Shork，1993,41(3):166
8 骆抗先.乙型肝炎基础和临床.北京：人民卫生出版社，1997.481
9 郑晓宾，韩德五，许瑞龄，等.丹参防治实验性急性肝损伤机制的研究.中国免疫学杂志，1997,13(3):157, 百拇医药
肝硬变、重型及慢性病毒性肝炎等肝病患者多伴有肠源性内毒素血症(gutdirived endotoxemia, GET)，其可加重肝损害及促发各种并发症并与肝病互为因果。韩德五[1]已提出肝功衰竭发病机制的内毒素血症假说，认为GET是肝功能衰竭发生的物质基础。
1 内毒素(LPS)和GET
1.1 LPS LPS存在于革兰阴性(G-)细菌细胞壁外层，在细胞死亡细胞壁崩解时释放或活菌以发泡形式将其释出。其化学成分为脂多糖(LPS)，由三层组成。外层为O-特异多糖，代表细菌特异抗原；中层为R-核心多糖，为细菌类属的共同抗原；内层为类脂A，有较恒定的分子结构，介导多种生物效应。
1.2 GET 人肠腔内聚集大量G-细菌，细菌繁殖期间常脱去外膜片段，死亡后细胞壁崩解，因而肠道内存在大量LPS。当肠粘膜吸收的LPS因某些病理原因进入血循环而被检出时称为GET；而由其它部位G-细菌感染所致的内毒素血症(ETM)则非为肠源性。
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2 LPS的检测方法
2.1 检测方法 ①鲎血细胞溶解物试验(LALT) 1970年Levin等首次用其检测LPS，简称为“鲎试验”。②鲎血细胞基质染色试验(下称基质染色法) 1978年Iwanaga等创用本法。其原理是：LPS作用于鲎血细胞溶解物中的凝固酶原使之成为凝固酶。它能水解人工合成的三肽基质，使其中所含的对硝基苯胺(PNA)游离显色，可用分光光度计在405nm处测得吸收光谱，在标准曲线上读数。本法的敏感性由LALT所能检出的LPS125ng/L灵敏到10～15ng/L。
2.2 检测LPS的意义 ①确定体内有无G-细菌感染或GET。如无G-细菌感染的临床表现，血培养阴性，基质染色法阳性，则提示GET。②作为病情预后的预测指标：血中LPS水平高者预后不良。③对有腹水者可判断是否有G-细菌所致的自发性细菌性腹膜炎(SBP)。
3 GET的发生机理
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GET的发生机理主要是肠道内的LPS突破了肠粘膜-Kupffer(枯否)细胞-血浆这三道防线的结果[2]。
3.1 经肠粘膜吸收的LPS增多 ①活动性肝病常伴有炎症性肠病。②门脉高压时的充血性肠病，此时肠道血管扩张、扭曲，粘膜充血、水肿、糜烂、通透性增加。
3.2 肝脏枯否细胞功能失调 ①经肠粘膜吸收的LPS进入门脉血流，此时的“门脉内毒素血症”是一种“正常”的生理现象，这是因为肝脏单核巨噬细胞系统主要是枯否细胞以胞饮的形式摄取LPS，通过浓缩LPS分子的类脂含量和缩短O-抗原的长度而修饰LPS，然后交给肝细胞进一步解毒，而重症肝病在肝实质细胞损害的同时也伴有枯否细胞的损害，其功能受损，来自肠道的LPS未经解毒而进入体循环。肝硬变患者肝静脉LPS浓度[(73±110)ng/L]显著高于外周静脉[(31±58)ng/L](P<0.001)，提示肝脏不能清除由门静脉进入肝内的LPS。动物实验可见到枯否细胞在消除LPS方面的主要作用：贾淑云等[3]用硫代乙酰胺(TAA)引发大鼠的严重肝损伤，如先静注甘油三酯激活枯否细胞功能，可使肝损伤与GET减轻；但如先静注二氧化硅(SiO2)抑制枯否细胞功能，则GET加重，同时出现肾功障碍与肝性脑病。韩德五[1]用大鼠作动物试验，先用CCl4灌胃，使肝实质细胞出现严重损伤，但未发生肝功衰竭，以后再灌入SiO2后，先出现LPS明显增高，继之出现肾功及肝功衰竭。枯否细胞在LPS引致肝损害中具有双重作用[1，2，4]：一方面在LPS小量间歇地进入门静脉时具有吞噬清除的功能；另一方面在肝损害较重，大量LPS进入门静脉时，因枯否细胞功能亦严重受损，不仅不能清除LPS，还可被其激活，通过释放各种细胞因子和炎性递质引起肝细胞损害。②肝硬变肝实质细胞数目减少，对LPS的解毒功能下降。
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3.3 门体分流 ①肝病时常伴不同程度的门脉高压，出现不同程度的门体分流。②自发性或手术后肝内外门体侧枝循环，LPS绕过肝脏涌入体循环。肝硬变分流术后患者，外周血LPS水平[(82±150)ng/L]显著高于未行此手术患者[(31±58)ng/L][2]。
3.4 淋巴液生成增加 门脉高压时肝脏、肠系膜淋巴液增加，腹腔淋巴管-胸导管成为LPS进入体循环的重要代替途径。
3.5 外周血LPS灭活功能降低 外周血参与LPS灭活的因子如白细胞及其分解酶、补体、LPS结合蛋白，如高密度脂蛋白、转铁蛋白和白蛋白等不同程度降低。
4 GET的作用和危害
主要是加重肝损害和使部分患者促发肝功衰竭及肝外并发症的发生。
4.1 LPS对肝细胞有直接毒性作用 肝细胞接触LPS或类脂A后，类脂A被转运至线粒体内膜与特异性受体结合，抑制ATP合成酶及还原烟酰胺嘌呤二核苷酸(NADH)脱氢酶，使能量生成受阻，并因呼吸链电子传递干扰，氧分子接受电子不足，产生氧自由基，后者损害生物膜，导致肝细胞坏死[1，2，5]。Malaisse等报道，鼠静脉注射LPS后，LPS使鼠肝脏腺苷酸和ATP/ADP值均显著下降，提示LPS可使肝脏能量代谢出现障碍[6]。
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4.2 LPS可损伤肝窦血管内皮，促进肝内微血栓形成[2，4] LPS激活中性粒细胞和巨噬细胞，后者通过粘附蛋白破坏血管内皮细胞；当机体处于Schwartzman反应预备阶段时，LPS可激活该反应；许多细胞因子和炎性递质(后述)作用于肝窦内皮细胞及微血管，激活凝血系统，引致微血栓形成。
4.3 LPS引致门脉高压症 Halvorsen等[7]向麻醉猪的肠系膜静脉注射LPS，肝动脉和门脉血管阻力分别较注射前升高349%和159%，在注毕后1小时当非内脏血管的阻力已接近恢复正常时，门静脉压仍持续升高。LPS刺激血液成份或组织细胞释放缩血管物质，导致门脉压增高[2]。另外，LPS可致肝细胞损害，使肝细胞体积增大，缩小肝内血管间隙；LPS所致肝窦内血栓形成及肝窦内皮细胞的去窗孔化均可直接升高肝内血管阻力，导致门脉压升高。
4.4 LPS激活单核巨噬细胞系统介导的细胞毒性作用[1，2，4，6] 单核巨噬细胞系统包括单核细胞和枯否细胞被LPS激活后，可表达、分泌各种细胞因子和炎性递质，如肿瘤坏死因子(TNF-α)、白细胞介素(IL)1、6、白三烯(LTs)、血小板活化因子(PAF)、氧自由基、一氧化氮等，作用于肝脏和其它组织器官的生物膜，导致肝脏及其它器官损伤，乃至出现多器官衰竭。在肝病方面尚可引起肝内胆汁瘀积、高黄疸，促进腹水及(或)肝性脑病的出现及加重。
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4.5 LPS直接及间接引致的肝外并发症 肾功能损害，可表现为肾前性氮质血症、肝肾综合征；胃粘膜病变，可致胃粘膜水肿、糜烂及出血；DIC：肺损害，Ⅰ期表现为呼吸性碱中毒、Ⅱ期肺动脉压增高、Ⅲ期形成充血性肺不张[6]。Halvorsen等[7]报道，向猪的肠系膜注射LPS后，肺血管阻力较注射前增加433%，可见LPS可致肺动脉压升高。
5 GET的诊断
重型肝炎患者的58%～100%、肝硬变患者的79%～92%、慢性肝炎患者的50%～58%、急性肝炎患者的16%～43%，血中均可检出LPS[6]；但GET并无特异表现，大多漏诊。
5.1 肝病患者无明显原因的病情加重，且同时有便秘或腹泻者，应想到GET。
5.2 发热是LPS诸多生物活性之一[5] 肝病有未查到原因的发热及(或)周围血象WBC总数及中性粒细胞较基础值增高时应想到GET。GET虽不常引起休克，但对原因不明的低血压应想到GET。
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5.3 鲎试验 LALT或基质染色法阳性。
6 GET的防治
6.1 减少肠道LPS的产生和吸收 ①消除便秘、清除积便，可用加适量食醋的生理盐水清洗灌肠。②乳果糖口服可酸化肠道，干扰细菌繁殖，其通便作用能使细菌同LPS一起排出，对TNF还有抑制作用[2，5，8]。③抗菌剂口服 现多主张投予肠道吸收少的抗生素。书刊中多提新霉素，但此药已少有供应。口服多粘菌素除抑制肠道细菌外并有灭活LPS的作用[2，5，8]，也可用丁胺卡那霉素、头孢唑啉[8]口服。其它尚可服氟哌酸、甲硝唑，后者有抑制厌氧菌的作用。为防止服抗生素后可能出现的肠道菌群失调，可在连服7日时暂停，换用肠道微生态活菌制剂，如双歧杆菌活菌制剂丽珠肠乐，服7日后再改服抗生素，如此反复。丽珠肠乐可使D-氨基半乳糖(GaIN)肝损伤和肠道菌群失调动物的血浆LPS水平明显下降[2]。尚应指出，胃肠道外静脉输入抗生素并无防治GET的作用。
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6.3 改善肝脏功能和降低门静脉压 是防治GET的基本措施，但现尚无确切有效的药物。某些用于治疗重型肝炎的价昂药物如促肝细胞生长素、胸腺肽等，据专著报道也未被证明有效[8]。丹参具有疏通微循环和抑制肝纤维化作用，郑晓宾等[9]报道，丹参可使注射TAA引发GET的大鼠血浆TNF-α下降；韩德五报道[1]，对试验暴发型肝衰竭大鼠，给丹参后ETM减轻，肾功能随之明显改善。
其它待观查的有中药复合血府逐瘀汤、大黄虫丸[2]、去芒硝大承气汤；拮抗磷脂酶(PL)A2活性与自由基代谢的药物[1，2]；琥珀酸二甲酯(succnic acid dimethyl ester)[6]等。
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参考文献
1 韩德五.肝功能衰竭发病机制的研究——肠源性内毒素血症假说.肝脏病杂志，1995,3(3):134
2 黄自平.肠源性内毒素血症在肝硬化失代偿中的作用及其处理.胃肠病学和肝脏病学杂志，1997,6(1):9
3 贾淑云，韩德五，马学惠，等.枯否细胞功能状态对实验性急性肝功衰竭的影响.肝脏病杂志，1995,3(2):80
4 王宇明.内毒素所致肝损害机理的研究进展.国外医学流行病学传染病学分册，1994,21(1):12
5 徐希岳.肝病与内毒素血症.北京：北京医科大学中国协和医科大学联合出版社，1993.324
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6 Malaisse WJ,Nadi AB,Ladriere L,et al.protective effects of succinic acid dimethyl ester infusion in experimental endotoxemia.Nutrition，1997，13(4):330
7 Halvorsen L,Roth R,Gunther RA,et al.Liver hemodynamics during prota lvenous endotoxemia in swine.Circ Shork，1993,41(3):166
8 骆抗先.乙型肝炎基础和临床.北京：人民卫生出版社，1997.481
9 郑晓宾，韩德五，许瑞龄，等.丹参防治实验性急性肝损伤机制的研究.中国免疫学杂志，1997,13(3):157, 百拇医药