肝纤维化血清生物学标志物研究进展

肝纤维化是各种慢性肝病的共同病理过程,特征是肝脏过度累积异常的细胞外基质。在没有治疗的情况下,肝纤维化最终会导致肝硬化、门静脉高压,甚至肝功能衰竭。因此及时准确地诊断和评估肝纤维化的程度极为重要。肝穿刺是诊断金标准,但存在创伤性及取样误差等问题。非创伤性的血清学测试因其安全、方便、可重复性强而被广泛关注和使用。目前,血清生物标志物已成为肝纤维化评估的重要类别之一。本文综述了目前应用较多的血清直接和间接标志物以及新发现的潜在血清标志物。

一、肝纤维化的病理特征及临床意义

肝纤维化是指肝脏细胞外基质异常沉积,特征是I型胶原的明显增生。它是各种慢性肝病的共同病理过程,包括病毒性肝炎、自身免疫性肝病、酒精性肝病、非酒精性脂肪肝病等。在肝细胞持续的损伤和炎症、纤维化的交互作用下,最终发展为肝硬化及其并发症。统计显示,全球每年约有100万人死于肝硬化,是造成死亡的第11大原。肝硬化可导致肝功能衰竭、门静脉高压以及肝癌的发生。研究表明,虽然肝纤维化是可逆的,但肝硬化则不可逆转。因此,及时准确地诊断和评估肝纤维化的情况对于早期临床干预以防止肝硬化的发生极为重要。

二、肝穿刺与非创伤性血清学检测

肝穿刺活检是诊断肝纤维化的金标准,采用METAVIR评分系统对肝纤维化进行分期,包括无明显纤维化(F0级)、轻度纤维化(F1级)、显著纤维化(F2级)、重度纤维化(F3级)和肝硬化(F4级)。但是,除了存在一定的创伤性及潜在并发症外,研究表明单次肝穿刺活检会造成10%-30%的肝纤维化分期误诊。相比而言,血清学检测作为一种非创伤性的方法,具有操作简便、安全性高、可重复性强以及更容易被患者接受等优点,因此备受关注。现阶段,血清生物标志物已成为肝纤维化评估的重要手段之一,用于肝纤维化的动态监测及不同治疗方案疗效的评价。

三、血清学检测分类

目前,血清生物标志物可分为I类(直接)标志物和II类(间接)标志物。直接标志物与细胞外基质的合成及降解相关;间接标志物反映肝脏的结合组织和合成功能。另外,根据组成成分的不同,血清检测可分为简单血清指标(包含间接标志物)和复杂血清检测(包含直接纤维化标志物),后者在预测肝纤维化晚期及肝硬化方面更具优势。综合各项血清指标优劣势,联合检测可提升准确性。

四、常用血清生物标志物

(一)间接血清标志物

1. AST/ALT比值

1957年最早应用于病毒性肝炎鉴别诊断。多个研究提示,在病毒性肝炎、非酒精性脂肪肝病及酒精性肝病患者中,比值>1.00提示肝硬化。但是预测价值存在一定波动。

2. APRI指数

计算公式为[AST水平/AST上限正常值]÷血小板计数(×109/L)。最初应用于C型肝炎评估肝纤维化。在各种病因性肝病中,可用于识别重度纤维化,AUROC为0.80。但用于乙型肝炎时准确性较差。

3. FIB-4指数

计算公式为[年龄×AST]÷[血小板计数×ALT1/2]。最初用于HIV/HCV共感染者。META分析显示,FIB-4评估不同程度肝纤维化的AUROC在0.78-0.84之间,优于APRI。

4. BARD评分

综合年龄、BMI、AST/ALT比值及糖尿病等指标得分。可用于排除NAFLD相关肝纤维化,但对鉴别重度纤维化效能有限。

5. NAFLD纤维化评分

计算公式较为复杂,综合多项生化指标、年龄及肥胖。用于NAFLD患者评估肝纤维化,META分析显示优于APRI及BARD。可用于预测NAFLD患者死亡风险及肝相关事件的发生。但约20%-58%的评分位于两阈值之间,导致判断困难。

6. GPR指数

GGT与血小板计数比值。最初研究显示其优于APRI及FIB-4预测重度肝纤维,但后续研究结果存在争,准确性仍需进一步验证。

7. 胶原蛋白试验

包含α2-巨球蛋白、黑色素无痛苷等多项指标,用于各病因性肝纤维化评估,显示良好预测性能。但存在一定生物学变异,临床应用中需注意。

8. 纤维计

系列检测项目,可对不同病因性肝纤维化进行评估,优于多数简单血清模型。纤维计可用于评估肝纤维化面积，与肝弹性测定联合应用可以提高准确度。

9. GP73

高尔基蛋白73,新型血清生物标志物。在各病因所致代偿期肝硬化患者中,GP73预测肝硬化优于APRI及FIB-4。GP73水平与预后相关,显示应用前景。

(二)直接血清标志物

1. HA、PCIII、CIV和LN

透明质酸(HA)是ECM的主要成分;PIIINP能反映III型胶原生成;IV型胶原(CIV)和层粘连蛋白(LN)是基膜的主要成分。但单独使用诊断价值有,联合检测可提高准确。

2. 基质金属蛋白酶及组织抑制因子

MMPs和TIMPs参与ECM代谢调控。TIMP-1优于ALT、AST及白蛋白评估肝纤维化,IFN治疗反应的预测价值。MMP-7为新发现的ECM代谢酶,在肝炎和NAFLD中存在作为生物标志物的应用潜力。

3. ELF评分

ELF基于HA、PIIINP和TIMP-1,用于各病因所致肝纤维化评估,META分析显示良好敏感性及特异性。在HIV并存感染者中预测肝纤维化优于FIB-4和APRI,但受性别和年龄影响。

4. Hepascore

包含α2-巨球蛋白、透明质酸等多项指标,可准确预测各病因所致肝纤维化,尤其适用于排除肝纤维化晚期。但存在一定生物变异。

5. 细胞因子

如TGF-β、CTGF及PDGF-BB等对肝纤维化进程有重要调控作用,但作为血清标志物的应用仍存在争议,有待进一步研究证实。

6. CHI3L1

CHI3L1(YKL-40)是新发现的肝纤维化生物标志物。多个研究表明其水平与肝纤维化程度相关,能准确评估重度肝纤维化。CHI3L1模型也显示出良好预测效。

7. M2BPGi

糖基化宏相蛋白,新型非创伤性生物标志物。研究表明其评估慢性乙型及丙型肝炎相关肝纤维化优于传统模型,在NAFLD患者中也存在诊断价值。

五、潜在新型血清标志物

肝纤维化发病机制的深入认识促进了新型血清标志物的发现。目前非编码RNA及细胞外囊泡在实验和临床研究中显示应用前景。

(一)非编码RNA

1. miRNA及细胞外囊泡miRNA

miRNA通过后转录调控基因表达,在肝纤维化研究中备受关注。如miR-98-5p、miR-193a-5p、miR-122-5p、miR-193b-3p及miR-142-5p等与肝纤维化过程相关;血清miR-571能区分不同程度肝硬化;NIS4模型包含miR-34a-5p,能识别高危NAFLD患者。外泌体miRNA也显示预测价值,如EXO miR-92a-3p和EXO miR-146a-5p能识别乙肝显著肝纤维化。

2. lncRNA及细胞外囊泡lncRNA

lncRNA通过转录后水平调节基因表达。TGFB2-OT1、LncRNA-MEG3及LncRNA-p21等与肝纤维化相关,EXO H19与胆道闭锁患者肝纤维化严重程度正相关;EXO Lnc-MALAT1也可作为潜在标志物。

六、展望

综上所述,理想的血清模型应高度敏感以识别肝纤维化的早期阶段,同时具有很高的特异性以区分肝硬化。目前单一生物标志物存在局限性,联合检测是提高准确性的有效途径。随着分子水平对肝纤维化发病机制认识的加深,未来仍需开发更多可用于临床的新型血清标志物。

参考文献：

Chen Z, Ma Y, Cai J, et al. Serum biomarkers for liver fibrosis[J]. Clinica Chimica Acta, 2022.

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