肝脑病研究进展PPT课件.ppt

肝性脑病 HE 定义 由于肝功能紊乱或肠道血液门体分流导致的神经精神综合症 表现为人格改变 智力缺陷 意识水平降低 行为异常等近70 肝硬化病人有轻微肝性脑病征象 24 53 门体分流术病人存在肝性脑病症状肝性脑病是重症肝炎的标志 1 HE分型 2 HE分型 C型HE 发作性HE 诱发性 胃肠出血 尿毒症 使用镇静药 摄入过多含氮食物 感染 便秘 脱水 低钾或高钾血症 低钠血症自发性复发性 1年内发作2次以上持续性HE 轻度 1级 重度 2 4级 治疗依赖性轻微型HE 不用亚临床型HE 3 精神状态半定量WestHaven分级标准 4 轻微型HE的诊断 诊断方法 正式神经心理评估 Formalneuropsychologicalassessment 简短神经心理测验组合 Shortneuropsychologicalbatteries 计算机化试验 Computerizedtests 如临界闪光频率 反应时间神经生理检测 脑电图 脑诱发电位等 5 轻微型HE的诊断 6 HE的发病机制 一 氨中毒 氨是HE发病机制的关键因子 1 氨的代谢 肠蛋白质 氨基酸脱氨反应 尿素 20 25 进入肠道 细菌尿素酶 包括H pylori 肾脏 谷氨酰胺脱氨肝脏 尿素循环骨骼肌 在健康人动脉中的氨有50 由骨骼肌清除 7 尿素循环 8 骨骼肌 脑清除氨 9 2 血 脑氨增加 OngJP等报道肝硬化病人血氨增高 与HE严重程度相关KundraA等报道急性肝衰竭病人血浆氨水平增高 与HE严重程度相关慢性肝病伴HE病人血浆氨水平与未伴HE病人高 但两组血氨超过正常上限的病人比例无显著差别因此慢性肝病者血氨值增高不能确定也不能排除HE的诊断 10 2 血 脑氨增加 正电子发射断层扫描 positronemissiontomography PET 慢性肝病伴轻度HE病人脑氨摄取 代谢率增加伴通透 表面产物 permeability surfaceareaproduct 增加 表明慢性肝衰竭者血 脑屏障对氨通透性增加因此慢性肝病者对高蛋白饮食 胃肠出血等产氨情况高敏感也解释这类病人神经功能失常程度与血氨浓度相关性不佳 11 脑 血氨浓度比值 12 3 氨对脑能量代谢的影响 氨可抑制三羧酸循环限速酶 酮戊二酸脱氢酶 ketoglutaratedehydrogenase 50年代 氨也可抑制丙酮酸脱氢酶 pyruvatedehydrogenase 肝衰竭可导致脑及脑积液乳酸浓度增加 并直接与神经功能恶化相关 然而脑氧供给并不减少 说明乳酸增加是由于氧化代谢受抑制所致 13 3 氨对脑能量代谢的影响 缺乏氧化代谢将导致细胞死亡 然而暴发性肝衰竭存活者并无神经功能缺陷长时间高氨下脑ATP不降低脑代偿机制 回补 anaplerosis 途径 丙酮酸羧化酶 苹果酸酶支链氨基酸如异亮氨酸 缬氨酸 亮氨酸氧化血浆支链氨基酸下降 脑细胞为了存活进行蛋白分解 从而出现负氨平衡 14 15 4 氨对谷氨酸能神经的影响 谷氨酸是哺育动物主要的兴奋性神经递质谷氨酸能神经传递异常在HE发病机制中起着主要作用脑细胞外谷氨酸浓度 轻度高氨影响轻微或无 但重度高氨细胞外谷氨酸浓度增加 16 17 4 氨对谷氨酸能神经的影响 谷氨酸摄取 高氨可抑制谷氨酸摄取 星状胶质细胞以及神经细胞谷氨酸转运体 GLAST GLT 1及EAAC1 mRNA与蛋白表达降低谷氨酸受体 分为两大类 即亲离子 ionotropic 和亲代谢 metabotropic 受体前者活化可导致离子通道开放 允许Na K Ca2 的转输后者与G蛋白耦连 可改变不同酶 如磷脂酶C D及腺苷环化酶 的活性和离子通道 18 19 4 氨对谷氨酸能神经的影响 对亲代谢 metabotropic 受体的影响 亲代谢受体分为3大类 I类刺激后可活化磷脂酶C II与III类活化G蛋白可抑制腺苷环化酶氨可抑制tACPD诱导的磷酸肌醇的形成tACPD可增加对照神经元的微管相关蛋白 microtubule associatedprotein MAP 2 的磷酸化 但氨处理神经元后 tACPD诱导MAP 2去磷酸化但氨可增强另类受体对腺苷环化酶的抑制 20 4 氨对谷氨酸能神经的影响 氨对AMPA和Kainate受体的影响 狗慢性肝性脑病AMPA或Kainate结合部位下降 并且AMPA受体缺失与肝性脑病相关急性肝衰竭大鼠AMPA或Kainate结合部位下降然而SuarezI等报道免疫组化检测门体分流大鼠小脑AMPA受体 受体亚单位GluR1和GluR2 3免疫活性增加 21 4 氨对谷氨酸能神经的影响 急性或慢性氨中毒均可影响NMDA受体 但两者作用不同 急性大剂量氨中毒可激活NMDA受体 导致谷氨酸 NO cGMP信号途径活化 细胞内cGMP增加 NMDA受体活化与神经系症状相关急性大剂量氨中毒可导致小脑细胞外谷氨酸 但NMDA受体抑制剂MK 801可防止其增加 表明细胞外谷氨酸是受体活化后的结果 而非受体活化的原因 22 23 4 氨对谷氨酸能神经的影响 NMDA受体离子通道阻滞剂MK 801 phencyclidine 苯环利定 ketamine 氯胺酮 以及受体竞争性抑制剂CPP AP 5 CGS19755 CGP40116可防止急性大剂量氨中毒诱导的小鼠死亡门体分流大鼠输注氨诱导HE 给予美金刚 memantine 非竞争性抑制剂 可改善HE以上表明急性氨中毒是通过NMDA受体介导的 24 4 氨对谷氨酸能神经的影响 不同的慢性氨中毒或肝衰竭模型示大脑皮质 海马 小脑等选择性NMDA结合部位缺失 但纹状体无显著变化 可能为适应反应 避免过度活化但急性氨中毒或肝衰竭不影响MK 801结合MarcaidaG等报道大鼠慢性氨中毒海马MK 801结合部位下降 但NMDA受体蛋白量不降低 表明慢性氨中毒可影响NMDA受体功能但PKC活化后可恢复其功能 表明氨中毒可影响受体功能是通过降低PKC依赖的磷酸化 25 4 氨对谷氨酸能神经的影响 慢性氨中毒神经元cGMP形成显著降低 但谷氨酸诱导的一氧化氮合酶 NOS 的活化无影响表明慢性氨中毒可影响可溶性GC的活化 导致cGMP形成减少谷氨酸 NO cGMP信号途径可调节许多脑功能如细胞间交流 一些神经递质的释放 长时程增强 long termpotentiation 及学习 记忆 睡眠 觉醒周期慢性氨中毒大鼠长时程增强 学习能力及睡眠 觉醒周期障碍 26 5 氨对星状胶质细胞的影响 急性肝衰竭 脑星状胶质细胞肿胀 导致细胞毒性脑水肿脑水肿也见于其它高氨综合症如Reye综合症 先天性尿素循环酶病体外培养的星状胶质细胞与毫摩尔氨接触后可导致显著细胞肿胀慢性肝衰竭 星状胶质细胞形态 功能改变 可出现细胞肿胀 但通常不足以引起颅内压改变 27 5 氨对星状胶质细胞的影响 慢性肝衰竭 特征性改变是AlzheimerII型星状胶质细胞病变细胞表现为核肿胀 核仁明显 染色质边缘化AlzheimerII型星状胶质细胞病变也见于慢性氨中毒疾病如尿素诱导的高氨血症或体外培养的星状胶质细胞慢性暴露于氨 28 HE的发病机制 二 脑水肿 1 星状胶质细胞肿胀 急性肝衰竭兔脑水含量测定 皮质灰质水含量增加 但白质无增加1 渗透压改变 谷氨酰胺增加 它是有机渗透剂它的增加不是由于血脑屏障的转换增加所致正常情况下 星状胶质细胞氨基化谷氨酸 生成谷氨酰胺 后者维持星状胶质细胞与神经细胞谷氨酸 谷氨酰胺循环 29 30 HE的发病机制 二 脑水肿 星状胶质细胞快速适应反应 通过细胞内离子的改变 K 外流长期适应反应 通过控制细胞内有机渗透剂如肌醇 牛磺酸水平慢性肝病脑肌醇降低 门体分流大鼠6周后脑肌醇 牛磺酸水平下降2 木马 假说 Trojanhorse hypothesis 谷氨酰胺是氨 85 解毒的终末产物 通常认为是无毒的 31 HE的发病机制 二 脑水肿 谷氨酰胺只合成于星状胶质细胞然而谷氨酰胺对中枢神经系统具有毒性 蛋氨酸亚砜酰亚胺 methioninesulfoximine MSO GS的抑制剂 可降低急性氨中毒大鼠死亡率 脑谷氨酰胺降低 星状胶质细胞肿胀 脑水肿等改善脑谷氨酰胺水平与高氨导致的神经精神障碍程度相关脑谷氨酰胺浓度与颅内压相关 32 33 HE的发病机制 二 脑水肿 谷氨酰胺合成 谷氨酰胺通过其载体进入线粒体 磷酸活化谷氨酰胺酶 phosphate actiavatedglutaminase PAG 水解谷氨酰胺 氨产生自由基PAG抑制剂DON 也可抑制谷氨酰胺载体可显著降低氨诱导的ROS的产生和线粒体通透性转换 mitochondrialpermeabilitytransition MPT 脑低温可降低脑水肿 但不伴谷氨酰胺下降 近来报道最大脑水肿发生时谷氨酰胺水平低 34 HE的发病机制 二 脑水肿 谷氨酰胺通过ROS和MPT介导氨诱导的星状胶质细胞肿胀 见下图 ROS可引起细胞肿胀 抗氧自由基可防止氨诱导的星状胶质细胞肿胀CsA可阻止氨诱导的星状胶质细胞肿胀 表明MPT参与细胞肿胀的发生最近JayakumarAR等报道氧应激可通过MAPK ERK1 2 p38及JNK 介导氨诱导的星状胶质细胞肿胀 后两者抑制尚可逆转氨诱导的谷氨酸摄取抑制 35 36 HE的发病机制 二 脑水肿 3 血流动力学改变 门体分流大鼠输注氨后 皮质血流增加 急性肝衰竭病人颅内压增高时脑血流也增加ChungC等报道门体分流大鼠输注氨同时给予消炎痛 indomethacin 可防止脑血流增加 脑水含量增加及颅内压增高 脑氨摄取也下降脑轻度低温也可防止脑血流及水含量增加脑血流量增加可引起脑内毒性物质 如氨 增加 另外有利于水扩散入脑内 37 HE的发病机制 二 脑水肿 脑血流量增加原因 1 NO 门体分流或急性肝衰竭大鼠脑nNOS iNOS活性增加 然而NOS抑制剂并不能改善脑充血及水肿 2 CO HO 1催化血红素氧化为胆绿素及CO 门体分流大鼠脑HO 1表达增加 星状胶质细胞暴露于氨后HO 1表达也增加预先给予HO 1抑制剂锌原卟啉II zinc protoporphyrinII 可防止门体分流加氨输注大鼠脑充血 脑水肿 38 HE的发病机制 二 脑水肿 4 水孔蛋白 4 aquaporin 4 AQP 4 脑表达丰富 主要在星状胶质细胞AQP 4表达的变化参与各种病理情况下脑水肿如外伤 缺血AQP 4基因敲除小鼠可抵制缺血诱导的脑水肿体外培养星状胶质细胞经氨处理后 AQP 4蛋白表达上调 并发生于细胞肿胀之前暴发性肝衰竭大鼠脑AQP 4mRNA与蛋白表达增加 39 HE的发病机制 二 脑水肿 5 外周型苯二氮卓受体 peripheralbenzodiazepinereceptor PBR 位于线粒体外膜 在中枢神经系统主要位于星状胶质细胞 主要功能是转运胆固醇至线粒体内 用于合成孕烯醇酮 pregnenolone 后者是许多神经类固醇 neurosteroids 前体门体分流脑病者尸检 肝衰竭动物模型或星状胶质细胞氨处理 PBR结合部位增加 40 HE的发病机制 二 脑水肿 PBR是线粒体膜通透转换孔 permeabilitytransitionpore 的组成部分 与配体结合后可导致MPTPBR激动剂Ro5 4864可加重氨诱导的星状胶质细胞肿胀 但拮抗剂PK11195可减轻细胞肿胀PBR活化导致神经类固醇合成 后者可增强氨诱导的星状胶质细胞肿胀 41 HE的发病机制 三 氨基酸失衡 假神经递质 学说 false neurotransmitter theory HilgierW等报道硫乙酰胺 thioacetamide 诱导的大鼠HE脑蟑胺和苯乙胺含量增加然而CuilleretG等报道肝硬化HE病人脑多巴胺 去甲肾上腺素水平与对照组无区别 蟑胺水平也不升高高氨本身并不影响儿茶酚胺神经系统 尽管酪氨酸增加 但儿茶酚胺合成无变化肝硬化HE病人给予L dopa治疗无效故目前几乎抛弃了这个学说 42 43 HE的发病机制 三 氨基酸失衡 肝硬化病人血浆芳香氨基酸 aromaticaminoacids AAAs 如苯丙 酪氨酸升高但支链氨基酸 branchedchainaminoacids BCAAs 如亮氨酸 异亮氨酸和缬氨酸下降Fisher sratio BCAAs AAAs 下降急性肝病如急性重症肝炎或暴发性肝炎及慢性肝炎Fisher sratio也下降 肝衰竭比值下降更显著AAAs升高是由于肝脏降解能力下降 BCAAs机体不能合成 主要在骨骼肌代谢 44 HE的发病机制 三 氨基酸失衡 氨可增加骨骼肌合成谷氨酰胺 导致BCAAs利用增加氨输注可降低骨骼肌BCAAs含量BCAAs AAAs通过血脑屏障需systemL转运 两者可竞争Fisher sratio下降 导致AAAs进入脑增加AAAs是脑内单胺神经递质的前体 脑内氨基酸组分异常可能引起单胺异常 45 46 HE的发病机制 四 GABA BZ 氨基丁酸 aminobutyricacid GABA 是神经系统中主要的抑制性神经递质GABAA受体为5聚体 由 亚单位组成 见下图 GABA 苯二氮卓 BZ 可与受体结合 活化Cl 通道氨可增加GABA诱导的神经元Cl 电流 可增加GABA与BZ与GABAA受体结合的协同作用 可增加激动剂与GABAA受体的结合 肝衰竭脑BZ激动剂增加 可抑制星状胶质细胞摄取GABA 47 48 HE的发病机制 四 GABA BZ AhbouchaS等报道氨可抑制 3H flunitrazepam与GABAA受体的结合 不支持氨可活化GABAA受体复合物 增加GABA能神经传递急性或慢性HE脑GABA总浓度无变化 突触间隙GABA浓度也无变化急性肝衰竭大鼠脑核磁共振波谱学 nuclearmagneticresonancespectroscopy NMRS 检查示GABA合成无变化但HE病人脑内GABAA受体激动化合物增加 49 HE的发病机制 四 GABA BZ PBR 外周型BZ受体 暴发性肝衰竭模型或肝硬化HE病人尸检脑PBR表达上调PBR增达增加可促进线粒体合成与释放神经固醇 如THP THDOC 是GABAA受体强激活剂暴发性肝衰竭模型脑THP THDOC水平增加 将THP或THDOC注射入正常小鼠脑可诱发镇静 脑皮质 纹状体和下丘脑AlzheimerII型胶质细胞病变PBR拮抗剂PK11195可降低高氨或急性肝衰竭诱导的小鼠死亡率 50 51 HE的发病机制 五 5 HT 5 羟色胺 serotonin 5 HT 中枢神经系统大约含有1 2 5 HT 存在于5 HT能神经元调节摄食 睡眠 觉睡循环 日节律 运动 学习与记忆等5 HT代谢见下图 由色氨酸经羟化酶 脱羧酶合成 同MAOA降解门体分流大鼠 HE病人血浆 脑色氨酸水平增加 脑脊液中含量也升高 52 53 HE的发病机制 五 5 HT 色氨酸增加可导致5 HT能神经元合成5 HT增加 然而许多研究表明HE脑内5 HT浓度无显著变化 表明合成增加被MAO活性增加抵消急性HE脑皮质5 HT释放显著下降 但慢性HE5 HT能神经元释放5 HT无变化LozevaV等报道门体分流大鼠脑色氨酸 5 HIAA浓度增加与分流程度及血氨水平相关 但脑5 HT浓度无显著变化肝硬化病人用5 HT受体拮抗剂ketanserin可加重HE 表明5 HT能神经传递下降 54 HE的发病机制 六 锰 80 肝硬化病人磁共振成像 MRI T1加权像示苍白球高信号 见下图苍白球高信号与椎体外系症状相关肝硬化病人苍白球出现高信号 血锰浓度增高尸检苍白球锰浓度增加7倍锰是由肝脏排泄 肝炎后肝硬化病人血锰增高锰可降低星状胶质细胞谷氨酸的摄取 尚可增加PBR结合部位锰中毒可导致AlzheimerII型胶质细胞病变 55 56 HE的发病机制 七 其它 1 硫醇 mercaptan 包括甲硫醇 methanethiol 二甲基硫化物 dimethylsulphide 由蛋氨酸内源性代谢产生 而非肠道细菌作用HE大鼠或狗血甲硫醇混合硫化物不增高肝硬化病人口服蛋氨酸负荷后并未出现神经异常 故不支持硫醇在HE发病机制中的作用 2 短链脂肪酸 short chainfattyacids 可引起可逆动物昏迷 肝硬化HE病人血浓度增高 但与昏迷程度不相关暴发性肝衰竭病人血浆短链脂肪酸水平与临床预后不相关 故短链脂肪酸在HE发病机制中作用不大 57 HE的治疗 一 足够的支持护理 防止跌倒 昏迷病人要考虑气管插管 营养支持营养支持 HE病人应避免长期食物蛋白限制 应接受最大可耐受的蛋白摄入量 目标为1 2g kg d急性HE第一天限制食物蛋白质 随后逐渐增加至可耐受量长期蛋白限制可导致营养不良及使预后恶化正氮平