肝性脑病分为外源性和内源性肝性脑病两大类,慢性肝炎并发的通常为外源性肝性脑病。慢性肝病伴有门-体分流时,从肠道中吸收入门脉系统的毒性物质未经肝脏的代谢作用而直接进入体循环,致使中枢神经系统的功能紊乱而引起的肝性脑病为外源性肝性脑病。慢性肝病只有发展成为肝衰竭时才并发内源性肝性脑病,由于大量肝细胞消亡,残存肝细胞不能代偿生物代谢作用,代谢失衡或代谢毒物不能被有效地清除,常先出现精神症状,继之出现意识障碍。其发病机制目前主要有氨中毒假说、假性神经递质假说、氨基酸失衡假说、γ-氨酪酸(GABA)增多假说、Zieve假说,其中氨中毒假说为多数人接受,但没有一种假说能解释全部的发病机制,现在倾向于是多因素共同作用的结果。
1.氨中毒假说 肝衰竭时清除氨的能力减弱或消失,血氨升高。氨能干扰脑特别是脑干的能量代谢,引起高能磷酸化合物能度下降,以致脑干网状结构上行激动系统发生障碍而陷入昏迷。
韩德伍等报道:近年研究表明,高氨血症、在肝性脑病(HE)发病机制中处于中心地位。
高氨血症可刺激肝硬化患者分泌胰高血糖素,后者一方面导致来自氨基酸的糖原异生、产氨进一步增多,同时使得胰岛素分泌增强以保持血糖的正常水平。增高的胰岛素刺激肌肉组织对支链氨基酸(BCAA)的摄取和分解,导致血浆BCAA水平的降低;由于胰高血糖素的增强分解代谢作用使血浆芳香族氨基酸(AAA)水平升高,从而使BCAA/AAA比值下降。
血氨升高使脑内谷氨酰胺形成增多,后者促进中性氨基酸通过血脑屏障入脑或减少中性氨基酸从脑内流出。按这一假说,HE不但依赖血浆氨基酸的比值,而且不取决于氨(NH3),NH3似乎通过谷氨酰胺起作用,从而修正了原来的“假性神经递质学说”。血浆氨基酸失衡和谷氨酰胺自脑外逸增加了对游离色氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸的摄取,其结果是脑内5-羟色胺和假性神经递质产生过多而多巴胺和去甲肾上腺素合成受抑,从而引起脑病和昏迷。
高氨血症不仅对脑细胞代谢和功能具有直接的毒性作用,它还使氨基酸代谢紊乱更加严重。如氨进入脑内的量增多,促进脑内谷氨酸形成增多,可造成神经毒性作用。近来发现,脑组织摄取色胺酸可被谷氨酰胺合成抑制药所抑制,可见高氨血症、谷氨酸和色胺酸之间也是互相联系的。
近年研究发现氨本身可以直接增加γ-氨基丁酸(GABA)能神经递质的抑制活动,而且能通过与内源性苯二氮(BZ)受体协同作用抑制中枢神经系统功能。因此,高血氨通过对GABA能神经递质的潜在促进作用导致HE的发生。
由此可见,高氨血症将假性神经递质学说、血浆氨基酸失衡学说以及GABA/BZ学说融合在一起,互为因果,相互依赖,共同促进HE的发生与发展。
2.假性神经递质假说 多巴胺和去甲肾上腺素是正常神经递质,它们的形成步骤是:苯丙氨酸→酪氨本→多巴→多巴胺→去甲肾上腺素。苯丙氨酸和酪氨酸被肠菌氨基酸脱羧酶脱羧后分别形成苯乙胺和酪胺。肝衰竭时肝脏单胺氧化酶活性降低,不能分解肠源性苯乙胺和酪胺,这些胺类入脑后被β羟化酶作用分别形成苯乙醇胺和羟苯乙醇胺,具有神经递质的结构,没有神经递质功能,当取代脑干网状结构上行激活系统正常递质时,冲动不能上传,从而引起昏迷。
3.氨基酸失衡假说 芳香氨基酸(苯丙氨酸、酪氨酸)在肝脏降解,肝衰竭时血浆含量升高。支链氨基酸(缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸)在肌肉和脂肪组织降解,肝衰竭时因继发性高胰岛素血症的影响而降解加速,以致血浆支链氨基酸水平降低,失去和芳香氨基酸透过血脑屏障的竞争能力。苯丙氨酸和酪氨酸大量入脑抑制神经递质的合成,色胺酸大量入脑变成抑制性递质5-羟色胺,从而引起昏迷。
4.γ-氨酪酸(GABA)增多假说 GABA是一种很强的抑制神经传导的递质,由肠菌作用蛋白产生,经血入脑后与后突触神经元膜上GABA受体结合而发挥神经抑制效应。GABA由肝脏降解,肝衰竭时因肝脏降解减少,血清GABA水平显著升高,入脑后神经抑制效应大增,从而引起昏迷。
近年发现GABA受体和BZ受体及苯巴比妥(BARB)受体共同构成超分子复合体(supermolecular comple X),GABA、BZ及BARB和受体位点的结合呈非竞争性,若同时有BZ或BARB作用于受体位点时,即可强化GABA对神经传递的抑制作用,促进HE的发生。
5.Zieve假说 Zieve假说认为HE是两类性能相反的物质相互作用的结果。第一类是诱发昏迷的物质,包括氨、短链脂肪酸、硫醇、芳香氨基酸、苯乙醇胺和鱆胺等;第二类是拮抗昏迷物质,包括白蛋白、精氨酸、谷氨酸、门冬氨酸、多巴、多巴胺及钾盐等。如第一类物质占优势,即发生HE。
有关HE的假说不断增多,正说明其发病机制远未澄清。
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