新冠病毒疫情中的救命神器“人工肝”，是怎樣煉成的？

新冠病毒疫情中的救命神器“人工肝”，是怎樣煉成的：

　　在對(duì)新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)危重癥患者的搶救中，發(fā)揮重要作用的，除了廣為人知的“救命神器”人工肺ECMO(體外膜肺氧合)外，還有一件低調(diào)的“神器”——人工肝支持系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱為“人工肝”。人工肝可以利用機(jī)器代替人的肝臟，行使清除機(jī)體的毒素以及細(xì)胞因子的功能，還可以補(bǔ)充凝血因子蛋白等身體所需成分。

　　危重疾病的“希望之星”

　　新冠肺炎是一種累及全身多系統(tǒng)的感染性疾病，對(duì)人身體損害之大、對(duì)器官的傷害之嚴(yán)重，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了醫(yī)學(xué)從業(yè)者的預(yù)期。不少患者因?yàn)楦腥緦?dǎo)致的過(guò)量炎癥反應(yīng)面臨肝臟衰竭的困境。

　　為了解決患者的需求，2020年2月2日，由李蘭娟院士研發(fā)的李氏人工肝系統(tǒng)到達(dá)武漢前線。在這套可以代替人體肝臟來(lái)清除毒素，清理炎癥因子的“李氏人工肝”的幫助下，醫(yī)生們僅僅花費(fèi)9天時(shí)間，就使兩名危重癥新冠患者成功脫離ICU。

　　當(dāng)然，搶救新冠肺炎患者并非人工肝的第一次“出戰(zhàn)”，也不會(huì)是最后一次。在現(xiàn)今的重癥醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，人工肝早就是搶救危急重癥患者的有力武器。

　　歐洲最常見(jiàn)的引發(fā)急性肝衰竭的原因是撲熱息痛中毒，在廣泛引入人工肝治療之后，這些患者的死亡率和避免肝移植的概率均有所下降。而對(duì)于其他原因(甚至是不明原因)引起的急性肝衰竭，人工肝同樣可以有效地降低患者的死亡率，為患者爭(zhēng)取進(jìn)一步治療提供寶貴的時(shí)間。

　　在肝衰竭以外的領(lǐng)域，人工肝的成績(jī)同樣值得關(guān)注。由于人工肝具有強(qiáng)大的解毒特性，因此在治療某些特定毒物(例如百草枯和毒蕈)中毒時(shí)，人工肝作為標(biāo)準(zhǔn)治療的輔助手段，可以更快地幫助患者清除體內(nèi)的毒物、減少器官受毒害的時(shí)間。

　　人工肝是如何工作的？

　　對(duì)臨床擁有如此高價(jià)值的人工肝，研發(fā)過(guò)程不可謂不艱辛。在研發(fā)初期，許多患者的情況并沒(méi)有得到大幅改善，甚至還要經(jīng)歷凝血障礙、溶血、感染等副作用。所幸，經(jīng)歷技術(shù)革新后，現(xiàn)代人工肝支持系統(tǒng)已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，可以在臨床用于輔助治療多種危重疾病。

　　那么現(xiàn)代人工肝背后到底用多么復(fù)雜的機(jī)制，又是如何幫助患者脫離險(xiǎn)境的呢？

　　目前臨床流行的人工肝支持系統(tǒng)大致可以分為兩類，一類是以分子吸附再循環(huán)系統(tǒng)(MARS)人工肝為代表的系統(tǒng)，一類則是以國(guó)內(nèi)發(fā)明的李氏人工肝為代表的系統(tǒng)。

左邊的機(jī)器就是一種人工肝支持系統(tǒng) | Oscocommons供圖 / CC BY-SA

　　以MARS人工肝為代表的系統(tǒng)[2]，利用白蛋白溶液對(duì)患者的血漿進(jìn)行透析，使毒素被白蛋白溶液吸附，再將血液分別通過(guò)含有活性炭和吸附樹(shù)脂的灌流器，攔截毒素，最終去除血液中的全部毒素，回輸入患者體內(nèi)。

　　MARS系統(tǒng)可以同時(shí)清除多種類型毒素，因此在臨床上常用于治療肝衰竭、毒物中毒和多器官衰竭等疾病。不過(guò)，由于操作過(guò)程繁瑣、需要特殊機(jī)器和耗材、治療成本高昂，許多醫(yī)療機(jī)構(gòu)無(wú)法支持使用這種系統(tǒng)，MARS系統(tǒng)也因此無(wú)法進(jìn)行大規(guī)模的臨床使用。

　　分子吸附再循環(huán)系統(tǒng)(MARS)人工肝的作用原理 | Osco供圖，陳娉瑩漢化 / CC BY-SA

　　而以國(guó)內(nèi)所發(fā)明的“李氏人工肝”為代表[3]的系統(tǒng)，則是將血漿置換引入了人工肝支持系統(tǒng)中。例如在搶救新冠肺炎患者中所使用的“李氏人工肝”，就是先使用新鮮血漿置換將患者體內(nèi)的毒素先置換出體外，同時(shí)利用新鮮血漿補(bǔ)充人體所急缺的多種血漿成分，再將血液通過(guò)血液透析、血液灌流、血液濾過(guò)等手段，進(jìn)一步去除血漿置換所無(wú)法清除的毒素，從而恢復(fù)人體內(nèi)的代謝平衡[4]。

　　相比于MARS系統(tǒng)，李氏人工肝支持系統(tǒng)對(duì)于新冠肺炎等炎癥疾病導(dǎo)致的器官衰竭療效更好，但使用的時(shí)候需要大量的血制品，并且在技術(shù)上(尤其是不同技術(shù)銜接的選擇)也存在諸多門(mén)檻，限制了它的應(yīng)用，使它注定只能成為危急時(shí)刻的“救命”手段。

　　生物人工肝，未來(lái)的希望？

　　無(wú)論是MARS系統(tǒng)，還是李氏人工肝支持系統(tǒng)，都屬于非生物型人工肝，雖然可以代替肝臟解毒，但肝臟所具有的其他更精密功能就難以滿足了，比如生物合成功能。因此醫(yī)學(xué)界一直在嘗試研發(fā)性能更佳、更安全的“生物人工肝”。

　　一種生物人工肝的原理模型，黃色的為體外生物反應(yīng)器 | HepaLife版權(quán)所有

　　目前研發(fā)的生物人工肝系統(tǒng)，利用體外的生物反應(yīng)器(一類特殊的可以維持細(xì)胞生存的容器)培養(yǎng)肝臟細(xì)胞(或肝母細(xì)胞瘤細(xì)胞)，當(dāng)血液經(jīng)過(guò)特定管路流經(jīng)這些肝臟細(xì)胞時(shí)，其中的毒素便會(huì)被肝臟細(xì)胞代謝并排出，同時(shí)補(bǔ)充肝臟細(xì)胞合成的物質(zhì)，最終輸入人體[5]。如此循環(huán)，衰竭的肝臟功能可以被生物人工肝系統(tǒng)所完全替代。

　　盡管目前尚未有正式進(jìn)入臨床應(yīng)用的生物人工肝系統(tǒng)，已有部分系統(tǒng)在臨床研究中明顯改善了患者肝功能[5]，這些臨床試驗(yàn)的結(jié)果，或?qū)?huì)對(duì)生物人工肝系統(tǒng)，乃至整個(gè)人工肝支持系統(tǒng)的發(fā)展帶來(lái)重大影響。

　　你還知道哪些“科學(xué)神器”呢？

　　作者名片

　　作者：許婧斐

　　編輯：陳娉瑩 范可鑫

　　排版：雷穎

　　題圖來(lái)源：圖蟲(chóng)創(chuàng)意

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] Khuroo M S, Khuroo M S, Farahat K L C. Molecular adsorbent recirculating system for acute and acute‐on‐chronic liver failure: a meta‐analysis[J]. Liver Transplantation, 2004, 10(9): 1099-1106.

　　[2] 劉拉羊 ，趙良 ，孫曉娟 ，等.分子吸附循環(huán)系統(tǒng) ( MARS ) 人工肝治療對(duì)重型肝炎單核細(xì)胞免疫功能的影響[ J] 中國(guó)急救醫(yī)學(xué)，2005 ,25(12) :869-872.

　　[3] 李蘭娟.人工肝臨床應(yīng)用若于進(jìn)展[J]. 中華肝臟病雜志，2005,13 (11) :844-845.

　　[4] 陳佳佳. 李氏人工肝治療慢加急性肝衰竭的臨床觀察研究[D].浙江大學(xué),2014.

　　[5] Dooley, James S., et al., eds. Sherlock's diseases of the liver and biliary system. John Wiley & Sons, 2018.

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