局部枸橼酸抗凝在人工肝治疗肝衰竭中的应用研究进展

Abstract

Liver failure is a rapidly progressive condition with a high mortality rate. Artificial liver treatment is one of the most important treatments for liver failure. In order to ensure the smooth functioning of in vitro circulation device, anticoagulants such as heparin or low-molecular-weight heparin are often used in clinical practice. However, it induces hemorrhage, thrombocytopenia and other adverse reactions, thereby threatening the life safety of liver failure patients. Regional citrate anticoagulation does not affect the coagulation mechanism in vivo, nor does it effects platelets, so in vitro circulating anticoagulants has become the first choice anticoagulant treatment method for continuous renal replacement therapy. Combined with the current research condition at home and abroad, the research progress of the application of regional citrate anticoagulation in artificial liver to treat liver failure is discussed, covering its principle content, application status and application prospect.

肝衰竭是临床常见的严重肝病症候群，病情进展快，病死率高^[1,2]。其主要治疗手段有内科综合治疗、人工肝支持系统治疗（简称人工肝治疗）、干细胞移植治疗及肝脏移植治疗^[2]。人工肝治疗利用体外循环装置暂时替代肝脏部分功能，为肝细胞再生及肝功能恢复创造条件，或作为肝移植前的桥接^[1,3]。为保障体外循环装置的顺利运行，临床实践中常采用肝素或低分子肝素抗凝^[3]，但其诱发出血及血小板减少等不良反应威胁了凝血功能明显异常的肝衰竭患者的生命安全。局部枸橼酸抗凝（regional citrate anticoagulation, RCA）不影响体内凝血机制，对血小板也无影响，仅在体外循环抗凝，已成为连续性肾脏替代治疗急性肾损伤的首选抗凝方式^[4]。现结合国内外的研究现状，探讨RCA在人工肝治疗肝衰竭中的研究进展，内容涵盖抗凝原理、应用现状及应用前景。

一、枸橼酸抗凝的原理及其优缺点

血液净化治疗危重症患者可采用的抗凝方案主要有肝素抗凝、低分子肝素抗凝、RCA、阿加曲班抗凝及无抗凝^[4]。肝素与低分子肝素通过与抗凝血酶Ⅲ结合加速灭活凝血因子Xa等及通过抑制血小板的黏附聚集从而阻止凝血。枸橼酸钠则通过与凝血过程中多个部位起作用的凝血因子Ⅳ—离子钙（ionized calcium,Ca_ion）—螯合，降低血Ca_ion水平从而实现抗凝。阿加曲班是高选择性直接凝血酶抑制剂，通过直接灭活凝血因子Ⅱa从而阻止凝血。无抗凝系指反复采用等渗盐水冲洗体外循环降低凝血风险。

肝素与低分子肝素抗凝效果明显，但其有诱发出血及血小板减少等不良反应，可能威胁凝血功能已严重受损的肝衰竭患者的生命安全。由于鱼精蛋白可中和肝素的抗凝作用，有利于抢救肝素所诱发的出血。因此肝素被广泛应用于人工肝治疗肝衰竭的抗凝中^[3]。阿加曲班主要在肝脏代谢且无拮抗剂，可能并不适合于肝衰竭患者抗凝。无抗凝虽然对肝衰竭患者较安全，但并不可靠，且难免导致患者血液损耗与容量负荷增加，在肝衰竭患者中开展有较大难度。RCA仅在体外抗凝，不影响体内凝血机制，对血小板也无影响，在肝衰竭患者中应用可能具有一定的使用优势。虽然枸橼酸钠在人体内经过代谢后成为正常存在的物质，但在危重症患者中实施RCA仍有一定的风险，可能导致代谢紊乱，部分患者甚至可能发生枸橼酸蓄积^[5]。枸橼酸蓄积表现为血总钙（total calcium,Ca_tot）增高，Ca_ion不变或降低，严重时表现为阴离子间隙增高的代谢性酸中毒^[5]。由于Ca_tot与Ca_ion的比值Ca_tot/Ca_ion与血枸橼酸浓度有良好的相关性，临床常用Ca_tot/Ca_ion≥2.5来评估患者体内是否存在枸橼酸蓄积^[6]。

RCA的具体实施方法为在体外循环引血端泵入枸橼酸钠，维持体外循环Caion浓度在0.2～0.4mmol/L之间，实现体外循环抗凝；在体外循环回血端泵入葡萄糖酸钙或氯化钙，将Ca_ion浓度升至正常值参考范围内，不影响体内凝血功能，避免引起出血^[7]。

二、RCA在肾脏替代治疗急性肾损伤合并肝病中的应用

当危重症患者并发急性肾损伤接受连续性肾脏替代治疗时，采用RCA和肝素及低分子肝素抗凝相比，虽然RCA增加了低Ca_ion血症发生的可能^[8,9]，但可以明显减少出血和肝素相关性血小板减少症^[8,10]，使体外循环具有更好的组织相容性和更长的使用寿命^[10,11]，RCA并不影响危重症患者预后^[10]。因此，RCA已成为危重症患者实施连续性肾脏替代治疗的首选抗凝方式^[4]。

有研究结果显示，危重症合并急性肾损伤患者和健康人具有非常相似的枸橼酸代谢能力及过程^[12]，而危重症伴肝硬化的患者代谢枸橼酸的能力较不伴肝硬化者差，尽管如此，经过一段时间后，两组间的枸橼酸代谢产物并无明显区别^[13]。该研究结果显示，肝硬化患者仍有一定程度的代谢枸橼酸的能力，RCA在急性肾损伤合并肝硬化患者中具有一定的可行性。

近期有3项研究评估了RCA在危重症并发肾功能不全合并肝病患者中行肾脏替代治疗的有效性及安全性^[6,14,15]。Schultheiβ等^[6]的前瞻性观察性研究纳入了28例危重症合并失代偿期肝硬化或急性肝衰竭且行连续性静脉血液透析（continuous veno-venous hemodialysis,CVVHD）的患者，总共完成了43次CVVHD治疗，虽然在其中的7次CVVHD治疗中发生了10次Ca_to^t/Ca_ion≥2.5，但患者体内的酸碱状态并无明显改变。Slowinski等^[14]完成的多中心前瞻性观察性研究纳入了133危重症伴或不伴不同严重程度肝病且行CVVHD治疗的患者，其中48例肝功能正常、43例轻度肝功能异常、42例严重肝功能异常，3组患者间的酸碱状态无明显差异；严重肝功能异常组有3例患者发生了Ca_tot/Ca_ion≥2.5，但最终均好转，其他两组则无Ca_tot/Ca_ion≥2.5发生。Lahmer等^[15]完成的前瞻性研究观察了24例危重症合并肝硬化或急性肝衰竭且行持续缓慢低效血液透析治疗的患者，总共完成了43次持续缓慢低效血液透析治疗，虽然所有治疗均出现了血枸橼酸浓度的增加，但仅有1例患者发生了Ca_tot/Ca_ion≥2.5，所有患者体内的酸碱状态并无明显改变。上述3项研究结果提示，急性肾损伤合并肝硬化或肝衰竭患者在行CVVHD、持续缓慢低效血液透析等模式的肾脏替代治疗时，RCA具有较好的可行性及安全性[6,14-15]。

三、RCA在人工肝治疗肝衰竭中的应用

血站采集的全血通常先保存于血液保存液中，然后分离出红细胞与血浆等成分供临床使用。每个血液保存袋内含有由枸橼酸钠、枸橼酸或磷酸盐、葡萄糖等组成血液保存液，每袋含枸橼酸钠1.2～1.5g。因此单次血浆置换1500～3 500ml（约8～20袋血浆），必然导致较大量的枸橼酸进入患者体内，为肝脏带来一定的代谢负担。由于近期的两项随机对照试验均显示血浆置换治疗（分别使用血浆3 500ml与9 000ml）可明显降低肝衰竭患者的病死率^[16,17]，因此，血浆置换治疗虽然给肝衰竭患者带来了一定量的枸橼酸负荷，但患者仍然可从该治疗中获益，提示肝衰竭患者仍有一定程度的代谢枸橼酸的能力。尽管如此，血浆置换导致的枸橼酸负荷在肝衰竭患者体内的具体代谢特点及代谢结局仍不明确，有待临床研究明确。近期有3项研究评估了RCA在人工肝治疗肝衰竭中的有效性及安全性。Faybik等^[18]最先完成了一项前瞻性观察性研究评估RCA在肝衰竭患者行分子吸附再循环系统（molecular adsorbent recirculating system,MARS）治疗中的有效性及安全性，20例患者行了77次MARS治疗，除有2次（2%）分别因体外循环凝血（体外循环Ca_ion浓度为0.5mmol/L）及出血（和RCA无关）中止治疗外，其他例次MARS治疗均顺利完成；MARS治疗期间Ca_tot/Ca_ion虽然有上升（从2.04±0.32升至2.17±0.35，P=0.01），但仅有个别患者发生了Ca_tot/Ca_ion≥2.5，患者体内酸碱状态亦无临床意义的改变。Meijers等^[19]随后采用前瞻性随机开放标签交叉试验评估了RCA与无抗凝在肝衰竭患者行MARS治疗中的有效性及安全性，共纳入10例患者，完成了27次治疗，其中无抗凝组13次治疗仅完成了9次，其余4次治疗因体外循环凝血提前中止；RCA组14次治疗全部完成，体外循环Ca_ion浓度保持在0.2～0.3mmol/L之间，患者体内Ca_ion浓度保持在0.8mmol/L以上（其中2例次低于该值，临时补充氯化钙），治疗期间发生了3次Ca_tot/Ca_ion≥2.5，但在第2天继续MARS治疗前已恢复至基线水平，酸碱状态亦无临床意义的改变。Sentürk等^[20]开展了一项评价成分血浆分离吸附系统（fractionated plasma separation and adsorption system,FPSA）治疗急性或慢加急性肝衰竭患者的效果的研究，该研究纳入27例患者，共完成85例次FPSA治疗，全部采用RCA，虽然研究者并未评估RCA对患者的影响，但研究结果显示患者从FPSA治疗中获益。以上3项研究结果提示，肝衰竭患者在行MARS、FPSA等模式的人工肝治疗时，RCA具有较好的可行性及安全性^[18,19,20]。然而，目前尚无研究结果表明肝衰竭患者采用RCA行血浆置换、血浆吸附等模式的人工肝治疗也是安全有效的。

四、RCA在人工肝治疗肝衰竭中的应用前景

RCA在人工肝治疗肝衰竭中具有一定的可行性及安全性的主要原因可能与RCA的方案特点、枸橼酸的代谢特点、人工肝治疗的模式特点等有关。

1.RCA的方案特点：通过降低体外循环Ca_ion浓度实现体外循环抗凝，同时在体内补充Ca_ion，恢复体内发挥生物学作用的Ca_ion的浓度至安全水平，从而不影响体内凝血功能，保障患者安全。在危重症患者中的研究结果显示，RCA虽然可增加低Ca_ion血症的发生^[8,9]，但与肝素或低分子肝素相比，可以明显减少出血和肝素相关性血小板减少症^[8,10]，不易导致出血加重或新发出血^[21]。因此，对凝血功能已明显异常的肝衰竭患者，特别是当存在肝素或低分子肝素使用禁忌时，采用RCA可能是保障患者获得及时的人工肝治疗的重要抗凝方法之一。

2.枸橼酸的代谢特点：进入人体的枸橼酸钠在肝、肾、骨骼肌等部位通过三羧酸循环最终代谢成碳酸氢钠、二氧化碳和水，被人体清除。在正常人体，只需要30min即可将进入体内的枸橼酸钠代谢完全；在肝硬化患者，枸橼酸的代谢虽有滞后^[13]，但未发现枸橼酸蓄积可持续至第2天^[19]；而在肝衰竭患者，血浆置换治疗虽然给肝衰竭患者带来了一定量的枸橼酸负荷，但患者仍然可从该治疗中获益^[16,17]。因此，作为人体正常生理代谢产物的枸橼酸，其本身可能是无毒的，但需关注其诱发的代谢紊乱^[6]。

3.人工肝治疗的模式特点：经过多年的发展，目前已形成了以李氏非生物型人工肝系统（Li' s non-bioartificial liver system,Li-NBAL）、MARS、FPSA和连续性白蛋白净化系统等为代表的非生物型人工肝^[3,22]。MARS、FPSA和连续性白蛋白净化系统主要清除蛋白结合与水溶性有害物质，而以血浆置换作为基本治疗技术的Li-NBAL在清除有害物质的同时兼顾补充有益物质^[22]。Li-NBAL有机偶联了血浆分离、血浆置换、血浆吸附、血浆滤过等技术，根据患者的具体疾病状态选择不同的治疗模块进行个体化的人工肝治疗^[23]。（1）含透析或滤过技术的人工肝模式：肝衰竭患者在行CVVHD、SELD等模式的肾脏替代治疗^[6,14,15]，或MARS、FPSA等模式的人工肝治疗时^[18,19,20]，其接受的血液净化治疗均内含透析技术，该技术的弥散功能可有效清除包括枸橼酸盐在内的水溶性小分子物质，可减轻患者自身代谢枸橼酸的负荷。这可能是肝衰竭患者在采用内含透析技术的人工肝治疗模式时能较好地耐受RCA的重要原因之一。在临床实践中我们发现，体外循环在相同血流速度、相同血液滤过分数下，为维持肝衰竭患者体内Ca_ion浓度在安全水平，血浆置换期间的补钙量远高于RCA下行血液滤过期间的补钙剂量。由此可见，血液滤过期间实施RCA为肝衰竭患者带来的枸橼酸负荷远小于血浆置换所带来的枸橼酸负荷。鉴于滤过和透析均能清除枸橼酸盐等小分子物质，因此，肝衰竭患者在行连续性白蛋白净化系统模式及内含滤过和透析技术的Li-NBAL模式的人工肝治疗时，RCA很可能仍具有一定的可行性及安全性。（2）无透析和滤过技术的人工肝模式：在Li-NBAL治疗肝衰竭时，若治疗模式不含有滤过或透析技术，如血浆置换联合双重血浆吸附，实施RCA可能具有一定的风险。由于肝衰竭并非RCA的绝对禁忌^[4]，肝衰竭患者仍有一定的程度的代谢枸橼酸的能力^[16,17]，因此，在实施血浆置换联合双重血浆吸附模式的人工肝治疗肝衰竭时，RCA可能仍具有一定的可行性。今后可谨慎开展临床研究评价RCA在各种人工肝治疗模式，特别是不含有滤过和透析技术的人工肝治疗模式中的有效性与安全性，为凝血功能已明显异常的肝衰竭患者，特别是存在肝素或低分子肝素使用禁忌的肝衰竭患者提供相对安全可靠的RCA方案。

为避免或减轻RCA带来的代谢紊乱，在肝衰竭患者中实施RCA的应首先评估患者的枸橼酸代谢能力。Schultheiβ等^[6]的研究结果显示，危重症合并失代偿期肝硬化或急性肝衰竭患者的PTA≤26%和血清乳酸≥3.4 mmol/L预示着患者有更大可能性发生枸橼酸蓄积，敏感度均为86%，特异度分别为86%和92%。该研究结果是在接受CVVHD治疗的患者中得到，可能也适用于内含透析技术的人工肝治疗模式。若人工肝治疗模式不含有滤过或透析技术时，该研究所提供的PTA和乳酸水平是否仍然适用有待研究确定。在肝衰竭患者中实施RCA时应积极监测患者的生命体征与内环境状态，通过血清生物化学、血气分析等反复评估患者的酸碱状态、Ca_ion水平、Ca_tot/Ca_ion水平等，在确保患者安全的前提下实现体外循环局部抗凝，保障人工肝治疗的顺利实施^[24,25,26]。

作者贡献声明

马元吉、白浪：撰稿；唐红：审校

利益冲突

所有作者均声明不存在利益冲突

Funding Statement

基金项目：四川省卫生与计划生育委员会科研课题（16PJ279）

Fund program: Research Project of Sichuan Provincial Health and Family Planning Commission (16PJ279)