郑永园 彭亮

肝肺综合征(HPS)是肝硬化相对常见的严重肺部并发症。在实验模型中，肺内皮细胞、单核细胞和呼吸上皮之间的复杂相互作用，以及其产生的趋化因子、血管生成生长因子和其他细胞因子都是肺泡微脉管系统改变的基础，导致氧合功能受损。在人类晚期肝病中评估肺功能存在多种困难，因此模型系统对于评估HPS的机制和临床前研究至关重要。本文旨在通过HPS-啮齿动物胆总管结扎(CBDL)模型讨论内皮紊乱、单核细胞浸润、血管生成和肺泡II型细胞功能障碍等概念以及可能的治疗潜在靶点。

一、HPS的发病机制

(一)肺内血管扩张

1.血管张力：HPS的一个关键特性是肺内血管扩张(IPVD)的发展。一个推定的驱动因素是增加的呼出性一氧化氮(NO)水平，这是一种强效血管扩张剂，在肝硬化HPS患者中产生，肝移植后综合征消退而正常化。在HPS实验研究中发现了类似情况，在CBDL模型中发现呼出和肺内NO水平都增加，而用硝基精氨酸甲酯(L-NAME)抑制NO可降低肺内分流并改善气体交换。去氧肾上腺素收缩反应体外实验表明，增加肺NO是实验性HPS中肺血管张力降低的原因，这是由于肺微血管内皮细胞产生的内皮型一氧化氮合酶(eNOS)活性增加和浸润单核细胞产生的诱导型一氧化氮合酶(iNOS)所致[1-2]。

2.内皮素-1诱导的内皮功能障碍：实验性HPS中CBDL后第1周肝脏和血浆的内皮素-1(ET-1)水平升高，第2周肺微血管的eNOS增加，表明IPVD发展和HPS发病相关[3]。 ET-1充当经典、有效的血管收缩剂。矛盾的是，循环性ET-1特异性地促进CBDL大鼠肺循环中的血管舒张。 ET-1的这种不同作用取决于其受体的表达和结合。由血管平滑肌细胞表达的内皮素A(ETA)或B(ETB)受体介导血管收缩，而内皮细胞上的ETB受体则通过上调eNOS和NO介导血管舒张[3]。选择性抑制ETB受体可改善实验性HPS，并证实了ET-1/ETB/eNOS/NO途径在调节血管舒张中的核心作用[2-3]。基于这些观察结果，ETB受体阻断可能在HPS治疗中存在潜在益处。

3.单核细胞浸润：CBDL的第二个NO生产者是iNOS。 多项研究发现在CBDL后第3周，肺血管内单核细胞浸润肺组织，特异性促使肺部iNOS水平升高(3)。氯膦酸盐和钆的巨噬细胞消耗研究证实了iNOS减少会改善气体交换，并支持血管内单核细胞浸润实验性HPS的重要性(2, 4)。 浸润单核细胞也表达血红素加氧酶-1(HO-1)并在CBDL后3周开始产生一氧化碳(CO)，发挥相对于NO的额外血管舒张作用[3]。 在人类HPS中，相对于非HPS肝硬化患者，碳氧血红蛋白水平增加，这与人类疾病中CO产生增加一致。

肠道的细菌移位似乎是肺血管内单核细胞积聚的一个触发因素。在包括CBDL所致的肝硬化病程中，肠道细菌过度生长，肠道黏膜屏障破坏，肝脏清除能力下降，以及门体分流的发生，都促使循环内毒素进入肺循环。预防性诺氟沙星治疗可降低革兰氏阴性菌的转运，从而降低实验性HPS严重程度和肺内单核细胞募集。

肿瘤坏死因子α(TNFα)的血浆浓度在人类和实验性肝硬化以及平行循环内毒素水平中也增加[5]。 预防性TNFα抑制可减少CBDL大鼠HPS特征的发展[2-5]。

(二)肺动静脉分流形成

实验和人类HPS中的多个证据均支持血管重塑，内皮功能障碍和新血管生成会促使HPS发展。人体中参与血管生成调节的基因中的单核苷酸多态性，包括Endoglin(ENG)和von Willebrand因子(vWF)，都与HPS的风险相关；相对于无HPS的患者，这些因子和血管细胞粘附分子(VCAM-1)都在血清中升高了[6]。在CBDL动物模型中，肺血管扫描评估显示，除了代表血管内巨噬细胞粘附位点的隐窝，微血管密度和毛细血管直径都增加，并伴有套叠血管和直接分流血管的生成。进一步研究证实，内皮标志物vWF、VE-钙粘蛋白和ENG的肺表达增加，支持实验性HPS中微血管增殖和分流形成中的重要性[2，6]。

血管生成生长因子介导血管生成。血管内皮生长因子A(VEGF-A)，血小板衍生生长因子(PDGF)和胎盘生长因子(PlGF)，部分都是由血管内单核细胞产生的血管生成因子，并与实验性HPS中的肺血管生成有关。索拉非尼(一种靶向VEGF和PDGF受体的多特异性酪氨酸激酶受体抑制剂和Raf家族激酶)的治疗可降低大鼠中HPS的分流程度，改善气体交换。最近，在人类HPS的随机临床试验(RCT)完成了登记(NCT02021929)。

(三)呼吸道上皮细胞的参与

通常，HPS被认为是肺泡微循环障碍，其定义不包括显著的内在肺病和通气异常。 然而，最近此观点受到了挑战。尽管这两种过程有所不同，但在患有HPS的肝硬化患者中观察到细微的肺功能测试异常，包括第一秒的较低的用力呼气量(FEV1)和具有保持的FEV1 / FVC比的用力肺活量(FVC)，这也侧面支持了通气功能缺陷可能导致HPS中气体交换异常[7]。

在实验性HPS中也发现类似的现象，其中潮气量、每分钟通气量和平均吸气流量的减少可归因于肺泡通气的不均匀分布和平均肺泡直径的减少(提示肺泡塌陷)。这些功能性和结构性肺泡改变与AT2细胞凋亡增加及表面活性蛋白(SP)产生减少有关(SP-A、B、C、D)[2-7]。

二、HPS的临床研究

尽管HPS在基础研究方面取得了重大进展，但目前缺乏有效的药理学疗法。N-硝基精氨酸甲酯、诺氟沙星和己酮可可碱等已经证明在实验性HPS中有效，但在其相应的小型临床研究中结果却相反。其他药物，包括吗替麦考酚酯、帕罗西汀、伊洛前列素、生长抑素、阿米三嗪和环氧合酶抑制剂，在小规模研究中已经通过实验尝试，尚未显示出明显的益处。从少数纳入的患者中，我们很难得出十分可靠的临床结论。为了全面评估新疗法，需要进行更大规模的多中心临床试验。

三、HPS潜在的新治疗策略

血管生成抑制剂和肠道清洁处理是具有潜在益处且相对低风险的策略。酪氨酸激酶抑制剂是有效的抗血管生成剂，并且在肝硬化和HCC患者中具有长期使用的记录，其中观察到门体分流的减少[2，8]。而旨在减少内毒素血症的肠道清洁可能会减少肺部炎症，可能有益。

具有潜在益处但具有中等风险的疗法包括调节肺血管张力的ET受体拮抗剂和阻断AT2细胞凋亡的半胱天冬酶抑制剂。然而，这些药物多存在肝毒性或双重效应，因此不太可能作为主要的有效疗法。

最后，许多具有低风险或未知风险的药物，被认为可能具有潜在利益。 例如，调节循环胆汁酸池或补充表面活性剂可以减轻AT2细胞功能障碍。然而，预计这种类似于半胱天冬酶抑制的策略对HPS中的血管改变影响有限。且高度复杂的趋化因子网络以及缺乏临床可用的CX3CR1和CXCR2拮抗剂都是我们面临的挑战。

在过去的几十年中，肝-肺相互作用在慢性肝病中的临床重要性，特别是HPS，已被广泛认识。 CBDL实验模型为探索人类疾病的机制提供了一种研究框架。实验性HPS中的气体交换受损涉及血管(灌注)和肺泡(通气)缺陷，并且由ET-1介导的内皮功能障碍、内毒素血症以及继发的肺内单核细胞募集，病理性血管生成和AT2细胞功能障碍等。 未来的重点是确定实验模型和人类疾病之间的联系，并组织多中心随机对照试验，以达到临床前研究中确定的病理生理学目标。