新型冠狀病毒肺炎患者肝損傷機制研究進(jìn)展*

胡靈溪,崔 坡 綜述，王榮琦 審校

2019年12月以來，由新型冠狀病毒(severe acute respiratory syndrome corona virus 2，SARS-CoV-2)引發(fā)的新型冠狀病毒肺炎(corona virus disease 2019，COVID-19)疫情，在一年內(nèi)就引發(fā)了一場重大的全球性健康和經(jīng)濟(jì)危機。截至2021年1月27日，全球報告確診病例已突破1億人，導(dǎo)致200多萬人死亡?；颊叨嘁园l(fā)熱、干咳、乏力為主要表現(xiàn)，多數(shù)重癥患者會在發(fā)病一周后出現(xiàn)呼吸困難和(或)低氧血癥癥狀，嚴(yán)重者可迅速發(fā)展為急性呼吸窘迫綜合征等。COVID-19除累及肺臟外，可出現(xiàn)肝臟、腎臟、心臟、大腦、免疫系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)等多系統(tǒng)器官病理學(xué)改變[1]。研究表明[2]，肝損傷在COVID-19患者危重病例中尤為常見，并且COVID-19的嚴(yán)重程度可能是肝功能異常的危險因素。但COVID-19患者肝損傷的發(fā)生機制尚不完全清楚。本文通過查閱最新的相關(guān)研究文獻(xiàn)，分析造成肝損傷的機制，為臨床COVID-19相關(guān)肝損傷的預(yù)防和治療提供參考。

1 SARS-CoV-2的直接毒性作用

通過定量檢測22例COVID-19死亡患者尸檢組織SARS-CoV-2病毒載量，發(fā)現(xiàn)在肺、咽、心、肝、腦和腎臟等多個器官組織存在SARS-CoV-2，說明其具有廣泛的器官嗜性[3]。盡管通過全組織勻漿已將核酸分離出來，但確切的復(fù)制部位仍未確定。另外，原位雜交分析顯示，COVID-19肝組織血管腔和門靜脈內(nèi)皮細(xì)胞有SARS-CoV-2病毒的存在[4]。對2例血清轉(zhuǎn)氨酶升高的死亡COVID-19患者肝組織進(jìn)行活檢，電鏡分析發(fā)現(xiàn)肝細(xì)胞胞漿中存在完整的病毒顆粒[5]。由此可見，SARS-CoV-2對肝臟具有趨向性和直接的細(xì)胞毒性作用。

SARS-CoV-2感染的關(guān)鍵是侵入宿主細(xì)胞。SARS-CoV-2通過其表面的刺突蛋白(Spike 蛋白，S蛋白)與宿主血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2(angiotensin-converting enzyme 2，ACE2)特異性地結(jié)合，S蛋白被跨膜絲氨酸蛋白酶2(TMPRSS2)所切割，從而使病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞。通過4例肝移植供者新鮮正常肝組織和9例結(jié)腸癌患者正常肝組織的RNA-seq數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，ACE2在大部分膽管細(xì)胞(59.7%)中高表達(dá)，在肝細(xì)胞中為低表達(dá)(2.6%)。ACE2在膽管細(xì)胞中的表達(dá)水平與肺泡Ⅱ型細(xì)胞的表達(dá)水平相當(dāng)[6]。因此，ACE2作為宿主細(xì)胞受體可能是SARS-CoV-2感染和直接損傷膽管的潛在靶點。有報道稱[7]，在部分SARS-CoV-2患者中堿性磷酸酶和γ-谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶升高，與膽管上皮細(xì)胞損傷相一致，約10%COVID-19患者同時伴有總膽紅素水平升高，提示SARS-CoV-2可能直接與表達(dá)ACE2的膽管細(xì)胞結(jié)合，導(dǎo)致膽管細(xì)胞損傷。另外研究[8]顯示，肝纖維化時肝細(xì)胞ACE2的表達(dá)增加，故患者既往存在的肝損傷可能會加劇SARS-CoV-2的肝臟趨向性。

有研究將SARS-CoV-2 Spike蛋白結(jié)合至水泡性口炎病毒(VSV)假型ΔG-熒光素酶病毒顆粒表面形成表達(dá)SARS-CoV-2 Spike蛋白的假病毒顆粒[9]，通過人類多能干細(xì)胞(human pluripotent stem cells，HPSCs)衍生細(xì)胞病毒嗜性分析表明，HPSCs衍生的肝細(xì)胞被表達(dá)SARS-CoV-2 Spike蛋白的假病毒顆粒感染，證明了SARS-CoV-2對肝細(xì)胞的趨向性。同時，以SARS-CoV-2感染人類原代肝細(xì)胞類器官檢測SARS-CoV-2基因組的覆蓋率，證實SARS-CoV-2感染導(dǎo)致了強大的病毒復(fù)制。在2名已故COVID-19患者的肝組織[5]，電鏡檢查發(fā)現(xiàn)在肝細(xì)胞中有與SARS-CoV-2病毒明顯相似的病毒結(jié)構(gòu)，推測在這些患者中看到的組織病理學(xué)改變可能是由SARS-CoV-2的直接細(xì)胞病變效應(yīng)引起的。

2 細(xì)胞因子所致的全身效應(yīng)與局部效應(yīng)

細(xì)胞因子在調(diào)節(jié)宿主防御和維持體內(nèi)平衡方面發(fā)揮重要作用。與健康對照組相比，促炎細(xì)胞因子和趨化因子，如腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α, TNF-α)、干擾素-γ、CXC趨化因子10和CXC趨化因子8等在COVID-19患者血漿中的水平升高[10]。炎癥標(biāo)志物，如C反應(yīng)蛋白、乳酸脫氫酶和鐵蛋白在COVID-19患者中也明顯升高[11]，并且鐵蛋白、CRP、LDH、白細(xì)胞介素6(interleukin-6，IL-6)和D-二聚體升高與疾病嚴(yán)重程度和病死率增加相關(guān)[10]。在一項回顧性隊列研究中發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)重急性肝損傷與包括鐵蛋白和IL-6在內(nèi)的炎癥標(biāo)志物升高顯著相關(guān)[11]。在另一項對來自中國的148例COVID-19患者進(jìn)行的回顧性單中心研究發(fā)現(xiàn)肝功能檢查異常的患者降鈣素原和C反應(yīng)蛋白水平較高[12]，表明細(xì)胞因子的釋放可能誘發(fā)和加重了肝功能障礙。

2.1 細(xì)胞因子釋放的全身效應(yīng)肝臟對全身穩(wěn)態(tài)的紊亂極為敏感，并通過多種機制受到影響，其中包括血管和免疫介導(dǎo)的途徑[13]。眾所周知，細(xì)胞因子誘導(dǎo)的血管功能障礙、低灌注和氧化應(yīng)激可引起免疫細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞粘附，從而增加血管通透性[12]。TNF-α可誘導(dǎo)凝血酶反應(yīng)導(dǎo)致肺動脈內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙[14]，損害血管內(nèi)皮細(xì)胞依賴性和一氧化氮(NO)介導(dǎo)的各種血管床的血管舒張功能[15]。細(xì)胞因子還可導(dǎo)致活性氧生成增加，進(jìn)而發(fā)生血管滲漏和毛細(xì)血管滲漏綜合征[16]，后者可導(dǎo)致肺泡水腫和缺氧，并使腦、心、肝和腎等器官發(fā)生水腫[17]，在低動力感染性休克期間，肝臟微循環(huán)血流量減少到基線的50%[18]。另外，α-硫辛酸治療可提高重癥COVID-19患者的30 d生存率，表明活性氧的產(chǎn)生在COVID-19的病理生理學(xué)過程中發(fā)揮了作用[19]。因此，細(xì)胞因子釋放、低灌注、內(nèi)皮功能障礙、活性氧生成等導(dǎo)致的肝臟血管通透性增加是細(xì)胞因子風(fēng)暴全身效應(yīng)導(dǎo)致肝功能障礙的病理生理學(xué)基礎(chǔ)。

腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(renin-angiotensin-aldosterone System，RAAS)在高細(xì)胞因子血癥中發(fā)揮了一定的作用[20]。TNF-α介導(dǎo)的肺損傷需要血管緊張素Ⅱ的參與[21]，血管緊張素Ⅱ與炎癥、組織損傷和氧化應(yīng)激有關(guān)[22]，其可通過血管緊張素Ⅰ受體誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)。ACE2下調(diào)使RAAS軸抑制抗炎血管緊張素途徑，并增強促炎癥血管緊張素Ⅱ-血管緊張素Ⅰ途徑，促進(jìn)血栓形成[23]。RAAS的失衡還通過纖溶酶原激活物抑制物-1的表達(dá)、緩激肽積聚、血管緊張素Ⅳ和醛固酮介導(dǎo)的纖溶功能障礙等促進(jìn)血栓形成[24-26]。肝臟中局部RAAS的存在和RAAS的各種成分之間的失衡可在肝細(xì)胞炎癥和損傷中起關(guān)鍵作用[27]。

2.2 細(xì)胞因子釋放的局部效應(yīng)細(xì)胞因子釋放可在肝細(xì)胞中引起急性時相反應(yīng)造成肝臟的局部損傷[28]。庫普弗細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、肝細(xì)胞和肝竇內(nèi)皮細(xì)胞介導(dǎo)肝臟對細(xì)胞因子釋放的反應(yīng)[29]。肝細(xì)胞損傷激活庫普弗細(xì)胞，釋放細(xì)胞因子、活性氧和一氧化氮，誘導(dǎo)肝竇內(nèi)皮細(xì)胞持續(xù)損傷肝細(xì)胞[30]。TNF-α可直接刺激肝細(xì)胞產(chǎn)生白細(xì)胞介素-6。由激活的中性粒細(xì)胞產(chǎn)生的一氧化氮可導(dǎo)致過氧亞硝酸鹽的形成，損傷線粒體，導(dǎo)致肝細(xì)胞壞死和凋亡。肝竇內(nèi)皮細(xì)胞、肝巨噬細(xì)胞和白細(xì)胞之間的相互作用導(dǎo)致肝內(nèi)血流的重新分布，肝竇血流灌注減少[31]。內(nèi)皮功能障礙、中性粒細(xì)胞入侵和微血栓形成進(jìn)一步加劇了肝組織的缺血和損傷。COVID-19患者的肝組織病理學(xué)檢查顯示微泡脂肪變性以及小葉和門靜脈炎癥活動，提示存在病毒或藥物誘導(dǎo)的肝損傷[32]。在某尸檢病例中發(fā)現(xiàn)多個器官有血栓形成，甚至在抗凝后仍存在血栓，在肝組織顯示血小板-纖維蛋白微血栓聚集在肝竇內(nèi)[33]。關(guān)于治療凝血功能障礙的共識聲明[13]中提到，SARS-CoV-2感染可引起肺、肝臟等不同器官發(fā)生強烈炎癥，造成微血管損傷，從而形成廣泛的微血栓[34]，累及肝臟等器官。因此，肝臟微血栓的發(fā)生可能是肝損傷的一個潛在機制。事實上，有新的證據(jù)表明，抗凝治療是COVID-19的治療策略之一[35]。

3 COVID-19所致的肝臟缺血和低氧

COVID-19相關(guān)的急性呼吸窘迫綜合征仍然是最常見的并發(fā)癥，需要重癥監(jiān)護(hù)治療，包括有創(chuàng)通氣、高水平的呼氣末正壓和血管收縮劑治療，以防血流動力學(xué)不穩(wěn)定[36]。急性呼吸窘迫綜合征期間低氧血癥和高碳酸血癥導(dǎo)致的高肺血管阻力可引起右心室功能障礙[37]。另外，COVID-19可致高凝狀態(tài)，肺血栓并發(fā)癥的顯著發(fā)生率加劇急性右心衰竭，從而加重肝臟充血[38]。長時間的缺氧和再灌注損傷是導(dǎo)致肝損傷的原因之一[39]。然而，在大多數(shù)病例中，COVID-19相關(guān)的肝損傷一般較輕，血清轉(zhuǎn)氨酶水平?jīng)]有超過正常參考值上限的5倍，因此不符合缺氧性肝病的診斷標(biāo)準(zhǔn)[40]。在轉(zhuǎn)診到ICU的危重患者也是這樣表明即使SARS-CoV-2感染發(fā)生了嚴(yán)重的呼吸衰竭，其代償機制也可保證肝臟的充足氧供。

4 藥物引起的肝損傷

自SARS-CoV-2疫情爆發(fā)以來，各種抗病毒藥物(瑞希韋、洛匹那韋/利托那韋)、抗生素(大環(huán)內(nèi)酯類)、抗瘧/抗風(fēng)濕藥物(羥氯喹)、免疫調(diào)節(jié)藥物(皮質(zhì)類固醇、托西珠單抗)和解熱藥物(對乙酰氨基酚)被用于臨床研究，其中大多數(shù)藥物經(jīng)體外和體內(nèi)實驗已被證實其潛在的肝毒性。此外，世界衛(wèi)生組織現(xiàn)在推薦用于嚴(yán)重SARS-CoV-2感染患者的皮質(zhì)類固醇療法，也是明確與脂肪變性或糖原沉積有關(guān)[41，42]。另外，目前已出現(xiàn)COVID-19患者使用托西珠單抗導(dǎo)致的藥物性肝損傷的報道[22]。托西珠單抗肝臟代謝最低，其肝毒性作用最可能的機制是干擾了白細(xì)胞介素-6途徑，而后者在肝臟再生過程中起關(guān)鍵作用[43]。

5 腸肝循環(huán)是SARS-CoV-2感染肝臟的潛在途徑

SARS-CoV-2感染會影響胃腸道，引起惡心和嘔吐[43]。值得注意的是，在感染患者和尸檢的糞便中都發(fā)現(xiàn)了SARS-CoV-2 RNA和活病毒顆粒[44，45]，且既往有慢性肝病的患者在感染SARS-CoV-2時更容易引發(fā)腸道反應(yīng)。由于回腸和結(jié)腸腸細(xì)胞均表達(dá)病毒附著的中心蛋白ACE2和TMPRSS2，SARS-CoV-2能夠感染胃腸道細(xì)胞[46]。通過免疫組織化學(xué)檢測可在腸細(xì)胞內(nèi)發(fā)現(xiàn)病毒核衣殼蛋白[47]。在人類蛋白圖譜數(shù)據(jù)庫進(jìn)一步證實，在整個人類細(xì)胞類型譜系中，腸細(xì)胞表現(xiàn)出最高的ACE2表達(dá)量[48]。除此之外，胃腸道癥狀可出現(xiàn)在呼吸道癥狀之前[49]，表明胃腸道可能是SARS-CoV-2感染的部位。因此， 有人推測糞-口傳播是SARS-CoV-2的感染途徑之一[50]。

另外，肝膽系統(tǒng)可能是感染SARS-CoV-2的另一個途徑。COVID-19患者腸道感染可能會破壞腸道上皮屏障和血管屏障，最終導(dǎo)致病毒通過門靜脈到達(dá)肝臟。肝細(xì)胞表達(dá)所需的受體結(jié)合蛋白，與門靜脈循環(huán)直接接觸。因此，肝臟感染可能始于肝細(xì)胞。隨后，SARS-CoV-2病毒顆粒通過跨細(xì)胞囊泡途徑離開受感染的肝細(xì)胞，到達(dá)膽汁，部分COVID-19患者膽汁SARS-CoV-2 RNA檢測呈陽性[28]。因此，膽管細(xì)胞也可能接觸并感染SARS-CoV-2。由于膽道在肝臟和腸道之間提供了直接的聯(lián)系，SARS-CoV-2可能通過膽汁到達(dá)并感染腸道，進(jìn)而導(dǎo)致二次感染，由此產(chǎn)生惡性循環(huán)，從而增加病毒存活的機會。SARS-CoV-2感染后出現(xiàn)肝臟和腸道癥狀的患者總體預(yù)后較差。

6 基礎(chǔ)肝病的惡化

由于與肝硬化相關(guān)的免疫功能障礙以及用于自身免疫性肝病治療的免疫抑制療法，晚期慢性肝病患者將面臨更高的感染風(fēng)險[51]。歐洲肝臟研究協(xié)會(EASL)和歐洲臨床微生物學(xué)和傳染病學(xué)會(ESCMID)目前的指南建議，不要減少自身免疫性肝病患者的免疫抑制治療。在1099例COVID-19患者中，2.1%感染了乙型肝炎病毒。研究表明，病情較重的患者感染HBV的可能性(2.4%)顯著高于非嚴(yán)重病例(0.6%)[52]。迄今為止，大多數(shù)COVID-19的研究都沒有描述患者是否既往存在肝病病史，需要進(jìn)一步分析肝病與SARS-CoV-2感染之間的相互作用。有研究發(fā)現(xiàn)，SARS-CoV-2感染和相關(guān)免疫修飾是對單純性脂肪肝的“二次打擊”，并可導(dǎo)致肝臟損傷和脂肪性肝炎。免疫應(yīng)激在肝硬化患者中可引發(fā)慢加急性肝衰竭[53，54]。高齡或合并有糖尿病、心血管疾病和高血壓等代謝性疾病的肝硬化患者，因其全身免疫功能受損，可能更容易受到感染，故感染SARS-CoV-2后預(yù)后更差。中、重度呼吸衰竭和肝功能惡化程度較重的患者30 d病死率較高。感染SARS-CoV-2導(dǎo)致肝硬化患者病情由穩(wěn)定迅速惡化，突顯了在肝病患者預(yù)防SARS-CoV-2感染的重要性。

7 總結(jié)

總之，COVID-19導(dǎo)致肝損傷非常常見，重癥或危重COVID-19患者肝損傷發(fā)生率顯著高于輕癥患者。COVID-19患者肝損傷可能由多種機制引起，如直接病毒損害、免疫損傷、藥物性肝損傷、全身炎癥反應(yīng)、缺血缺氧和潛在的肝病復(fù)發(fā)或加重等。肝臟是人體重要的能量代謝器官，肝功能受損嚴(yán)重影響機體的合成代謝和疾病的預(yù)后。因此，臨床醫(yī)生在診斷和治療COVID-19患者時應(yīng)更加重視肝損害的發(fā)生，全面分析COVD-19患者肝損害的發(fā)病機制，制定合理的個體化治療策略。