人工肝支持系统(artificial liver support system, ALSS)简称人工肝(artificial liver,AL),是国外20世纪50年代开始逐渐发展起来的用来为肝衰竭(liver failure)患者提供体外肝功能支持的技术方法,它的出现与发展为肝衰竭的治疗开辟了新途径。目前国外人工肝治疗的方法主要是借助体外机械、化学或生物性装置暂时及部分替代肝脏功能,系在体外采用某种具有解毒、代谢等作用的装置和方法来代偿肝脏功能,从而协助治疗肝功能不全、肝衰竭或相关疾病,其作用原理是基于肝脏损伤的可逆性和肝细胞的强大再生能力,通过人工肝辅助治疗在内环境改善的情况下,肝脏能够自发恢复,或为肝脏移植和其他特效治疗进行准备。近年来随着材料学、细胞工程学及临床医学的不断发展,人工肝支持系统已成为肝衰竭治疗不可缺少的有效方法之一。
1.人工肝治疗的分类与现状
国外人工肝的临床应用为各种重型肝病的早期救治、肝衰竭病人晚期适当延长生命、争取时间进行肝移植手术治疗等开拓出一条重要的途径。经过50余年的发展,目前人工肝治疗技术已逐渐成熟,基本形成三大类十几种方法,国外多数学者按照人工肝的组成和性质分为以下三型:(1)非生物型人工肝(Non-bioartificial liver, NBAL):指各种以清除毒素功能为主的装置,又称为物理型人工肝,常用方法包括血液透析、全血/血浆灌流、血液滤过、血液置换、分子吸附循环系统等,非生物型人工肝以解毒为主,有的还兼有补充体内必需物质和调节机体内环境紊乱的作用,其中血浆置换既能清除毒性物质,又能补充生物活性物质,也可称为中间型人工肝。(2)生物型人工肝(Bioartificial liver, BAL):指将同种或异种动物的全肝、肝组织片、培养肝细胞、肝细胞微粒体、肝细胞酶等与生物合成材料相结合而成的体外装置,包括离体肝灌流、人-哺乳动物交叉循环、体外生物反应器(内含肝酶、肝细胞成分、肝组织片和培养的肝细胞等),国外20世纪90年代以后,生物型人工肝一般专指人工培养的肝细胞为基础构建的体外生物反应装置。(3)混合生物型人工肝(Hybrid bioartificial liver support system, HBALSS):指将生物反应器与血液透析滤过、血浆置换、血液灌流等偏重于解毒作用的装置结合起来,即由生物及非生物部分共同构成的人工肝支持系统。在国外一些发达国家,因为肝脏移植技术成熟及普及、肝衰竭以急性和非病毒性多见,人工肝治疗集中于生物型或混合型的研究,目的主要在于为肝移植做准备,或在等待供体过程中提供桥梁支持作用,其次是促使部分患者的自行恢复。
1.1非生物型人工肝的现状
非生物型人工肝在清除毒素方面各有特点,血浆置换(plasma exchange, PE)是将患者血液引入血浆分离器,分离并去除血浆以消除循环中自身抗体、异体抗体、可溶性免疫复合物和抗基底膜抗体与有害物质或蛋白结合毒素,然后将分离后的血液有形成分与加入的正常血浆或含白蛋白的置换液混合后输入体内,血浆置换可请除的毒性物质不仅包括大分子物质,同时也包括中、小分子物质,还可以补充肝功能不全患者缺乏的凝血因子、调理素、白蛋白等多种生物活性物质,适用于肝衰竭患者的抢救治疗。血液透析(hemodialysis, HD)利用半透膜使中、小分子有毒物质如氨、尿素、肌酐及无机磷酸盐借助浓度梯度弥散从血中清除,但对中、大分子物质清除率较低,对暴发型肝炎进入肝性脑病的病人效果不明显。血液滤过(hemofiltration, HF)是利用液体静压力差作为跨膜压使血中毒物经膜滤除,对中分子量物质的清除有效。血液灌流(hemoperfusion, HP)是利用药用碳吸附肝衰竭病人血中的细胞毒物质以及芳香族氨基酸、酚、吲哚、短链脂肪酸等,对中分子物质与蛋白质结合的物质清除率较高。血液透析滤过(hemodiafiltration, HDF)是在血液透析的同时在透析侧加负压并使用更大孔径的半透膜,使大孔径的物质被抽吸入透析液中,可兼取血液透析和血液滤过的优点,使中、小分子毒性物质的清除效果更为理想。血液透析吸附(hemodiadsorption, HAD)结合血液透析和血液灌流,可高效率、选择性地清除肝衰竭患者血液中的毒性代谢物,近年来国外推出的新型血液透析吸附治疗系统Biologic-DT,较血液透析吸附既简化了血液循环路径又增加了安全性。分子吸附循环系统(molecular absorbent recycling system, MARS)是应用现有的透析技术,模
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