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肝硬化患者血清细胞角蛋白18表达水平的研究进展

邵欣东 庞慧芳
  
创新版媒体号
2024年253期
1.内蒙古医科大学通辽临床医学院 内蒙古通辽 028000 2.通辽市人民医院消化内镜中心 内蒙古通辽 028000

摘要:细胞角蛋白18(cytokeratin 18,CK18)是肝细胞骨架成分之一,在肝细胞死亡时被释放入血,多项研究报道了肝病患者血清CK18水平不同程度升高,但缺乏对肝硬化患者血清CK18表达水平及其意义的系统整理。总结了血清CK18水平升高的机制,阐述了血清CK18在肝硬化的早期诊断、肝功能评估、急性失代偿和并发症的预测等方面的具有临床意义,并分析了血清CK18检测的优势和局限性,为后续研究和临床应用提出参考意见。

关键词:肝硬化;CK18;肝纤维化;急性失代偿;并发症

中图分类号:R575     文献标识码:A

Abstract:Cytokeratin 18 (CK18) is one of the skeletal components of hepatocytes, which is released into the bloodstream in the form of M30 fragments during hepatocyte apoptosis and M65 fragments in the form of hepatocyte necrosis, so the elevation of serum CK18 has the significance of suggesting hepatocyte death. A number of studies have reported varying degrees of increase in serum CK18 levels in patients with liver disease, but there is a lack of systematic analysis of serum CK18 expression levels and its significance in patients with liver cirrhosis. This article summarizes the mechanism of elevated serum CK18 levels, expounds the significance of serum CK18 in the early diagnosis of liver cirrhosis, liver function assessment, acute decompensation and prediction of complications, and analyzes the advantages and limitations of serum CK18 detection, so as to provide reference for follow-up research and clinical application.

Key words:Liver cirrhosis; Cytokeratin 18; Liver fibrosis; Acute decompensation; Complications

肝硬化是各种慢性肝病进展至以肝脏弥漫性纤维化、假小叶形成、肝内外血管增殖为特征的病理阶段,患者常因各种并发症导致多脏器功能衰竭而死亡。因此,肝硬化的早期诊断、早期治疗具有重要意义。2019年肝硬化诊治指南指出,肝硬化的诊断包括组织学、影像学、内镜学和血清学,其中以组织活检为“金标准”,但临床难以对每个患者实行肝穿刺活检[1]。除了组织活检外,临床上对肝硬化的诊断主要依赖影像学检查和血清生物标志物。目前已发现多种血清生物标志物在肝硬化诊断和评估中具有临床意义,如层粘连蛋白、miRNA等,其中,CK18作为肝细胞死亡的特异生物标志物受到广泛关注。

CK18是肝细胞骨架蛋白成分之一,在急性和慢性肝细胞损伤期间,由于细胞膜完整性受损,CK18被释放到血液中。既往研究发现,在多种慢性肝脏疾病中血清CK18显著升高,对病情有诊断、评估价值[2],但对于肝硬化患者血清CK18变化的研究缺乏综述性文章来系统归纳。整理相关研究中血清CK18在肝硬化患者中的变化水平及其意义,包括早期诊断、与肝功能分级之间的联系、发生失代偿及并发症的风险评估,并指出血清CK18检测的优势和局限性,为进一步研究的方向和临床应用提供了意见。

1. CK18概述

CK18基因位于12号常染色体q臂1区3带,长3 791个碱基对,集中表达于肝细胞和胆管上皮细胞。其编码的CK18相对分子质量约为45 000,包含一个中央螺旋杆结构域,两侧是N端头部和C端尾部[3],通常与细胞角蛋白8按1:1的比例结合形成非共价异二聚体,并进一步组装成角蛋白丝,用于维持细胞形态,并在细胞增殖、迁移、侵袭、上皮-间质转换、对抗外界应力和调控细胞凋亡中起到重要作用。在各种急性和慢性肝细胞损伤期间,由于细胞膜完整性受损,CK18被释放到血液中。

生理情况下,肝细胞的凋亡与再生维持动态平衡。肝硬化病程中,肝细胞凋亡与坏死显著增加。肝细胞发生凋亡时,胞内的半胱天冬酶(caspase)被激活,后者可以水解包括CK18在内的多种蛋白。CK18的氨基酸序列中,第238-396位点被caspase分解,产生的片段称为M30片段,进入循环血液中。当肝细胞发生坏死时,由于caspase未能大量激活,CK18多以完整的形式被释放到循环血液中,称为M65片段[4]。因此,血清CK18不同片段升高可以提示肝细胞凋亡抑或坏死。在多种肝病中观察到血清CK18升高,对于筛查和诊断这些肝病具有临床意义。

肝纤维化既是肝硬化的前期病变,也是肝硬化的重要病理特征。既往研究认为血清标志物对区分肝纤维化分期价值有限,事实上,即使病理活检也难以区分严重的肝纤维化和肝硬化[5]。在肝纤维化的患者中观察到CK18升高,而且当肝纤维化分级下降后再次测定血清CK18水平,发现CK18较基线水平明显降低。其具体机制尚不明确,但证明了CK18水平与肝纤维化之间存在正相关关系。

由于CK18兼具对肝细胞死亡的提示作用以及同肝纤维化的密切联系,可以将CK18应用于肝硬化的早期诊断、肝功能评估、急性失代偿和并发症的预测中。

2. 血清CK18对不同病因肝硬化的早期诊断价值

2.1 慢性病毒性肝炎 研究表明,在无活动的HBV病毒携带者中,血清CK18水平接近健康对照者。在慢性乙型肝炎(chronic hepatitis B,CHB)患者中,血清CK18随着炎症和纤维化逐渐加重而升高[6]。刘俊玲等人对CHB患者研究发现在炎症较重组和纤维化较重组的血清CK18水平分别高于炎症较轻组和纤维化较轻组,证明CHB患者血清CK18水平与肝组织病理学改变密切相关[7]。

当CHB进一步发展至肝硬化时,CK18显著上升。研究发现,CHB导致的肝硬化患者血清CK18平均值显著高于重度CHB患者。该研究还发现M30和M65片段意义不同。M65片段在重度CHB组及肝硬化组患者含量升高更明显,可能对于CHB肝纤维化的提示作用更特异;M30片段在CHB病情进展早期即出现升高,对CHB病情进展所致肝纤维化更为敏感,可用于CHB肝硬化的早期辅助诊断[8]。

M30片段同时还是CHB发生肝硬化的预测因子和危险因素。刘吉祥等人研究发现,使用M30片段预测CHB患者发生肝硬化的最佳截断值为137.18 U/L。M30片段在HBV感染相关肝病进展中差异变化,有望成为预测CHB临床转归为肝硬化的有效指标[9]。回归分析表明,M30片段是CHB发生肝硬化的危险因素,吴俐娟的研究也验证了这一点[10]。

对合并糖尿病的慢性丙型肝炎(chronic hepatitis C,CHC)的回顾性分析发现血清CK18与肝组织评分正相关,区分肝纤维化和肝硬化的截断值为104 ng/L。该项研究同时表明APRI、FIB-4和瞬时弹性成像(transient elastography,TE)等诊断方法与CK18组合可以用于预测CHC发生肝硬化,且效果优于单独应用APRI和FIB-4,但不优于单独应用TE[11]。该研究的受试者群体同时患有糖尿病,可能与不患糖尿病的CHC患者的真实水平存在差异,为保证变量相同,仍应在CHC患者中完善大规模检测。

综上所述,肝炎后肝硬化患者的血清CK18水平高于慢性病毒性肝炎患者,慢性病毒性肝炎患者的血清CK18水平又高于健康人群。因此,检测血清CK18可以预测慢性病毒性肝炎患者转归为早期肝硬化,提示临床医生尽早干预,进而改善患者预后。

2.2 代谢相关脂肪性肝病(metabolic associated fatty liver disease,MAFLD) 血清CK18在肥胖人群中即可出现轻度升高,但与MAFLD患者血清CK18水平相比不明显。另有研究显示血清CK18在MAFLD患者和正常人群中存在显著差异[12]。

MAFLD向肝硬化进展的过程中,肝纤维化是一个重要的病理阶段,因此早期发现MAFLD肝纤维化对预测肝硬化具有重要意义。研究显示,M30片段在MAFLD发生肝纤维化时即可升高,且与纤维化程度有关[14]。CK18还可以与多个血清学标志物组合形成模型应用于MAFLD肝纤维化的诊断和评估。例如纳入了CK18、空腹血糖及胰岛素、谷丙转氨酶(alanine aminotransferase,ALT)的MACK-3评分,以及CK18、ALT、醛酮还原酶1B10(aldehyde ketone reductase,AKR1B10)和谷草转氨酶(aspartate transaminase,AST)组成的复合血清学标志物模型[,这两组模型均对肝纤维化有较高的诊断价值。

需要指出的是,独立应用CK18或联合其它血清学标志物可以监测MAFLD向肝纤维化进展,进而预测早期肝硬化的发生发展,但能否直接用于诊断肝硬化,尚缺乏相关研究证实。

2.3 原发性胆汁性胆管炎(primary biliary cholangitis,PBC) 回顾性分析发现,熊去氧胆酸治疗后PBC患者的血清M30片段明显降低,但M65片段无明显变化,高水平的M65片段与晚期Scheuer分期和肝硬化相关疾病的发展显著相关,M65片段可以作为PBC患者发生发展肝硬化相关疾病的早期预测指标。另有研究指出PBC患者血清M65片段升高与失代偿、移植甚至死亡等不良事件相关[13]。

3. CK18与肝功能评估的关系

传统上应用Child-Pugh评分和MELD评分来评估肝硬化患者的肝功能。肝细胞广泛死亡时,肝功能随之降低,因此CK18与肝功能评估之间存在关联性,血清CK18水平在MELD评分大于20和小于20的肝病患者之间存在显著差异。在肝硬化患者的Child-Pugh分级中,A、B、C级患者的CK18的平均值呈逐渐升高的趋势。此外,在儿童慢性肝病中观察到,CK18在肝硬化和肝纤维化阶段显著升高,且与纤维化程度和Child-Pugh分级、小儿终末期肝病模型呈正相关。

4. CK18对肝硬化急性失代偿的预测价值

肝硬化的终末阶段是失代偿,急性失代偿,特别是与其他器官功能障碍的相互作用,是多数肝硬化患者死亡的原因。尽早发现急性失代偿并及时干预,对改善肝硬化患者预后有重要意义。血清CK18在代偿期和失代偿期肝硬化患者中存在显著差异,且与肝硬化发生急性失代偿相关。代偿期M30和M65片段中位数为165.9 U/L和381.9U/L,而急性失代偿期升高至292.3 U/L和623.5 U/L,可作为肝硬化失代偿的强预测因子。该研究还提出包括CK18在内的损伤相关分子模式(damage-associated molecular pattern,DAMP),作为预测ACLF和短期结局风险分层的良好工具[25]。因此,监测CK18可以预测肝硬化患者发生急性失代偿,从而为临床干预提供依据。

5. CK18对肝硬化并发症的预测价值

研究表明,血清CK18对肝硬化部分并发症具有预测作用。2021年张顺利等发现血清CK18是肝硬化腹水患者食道静脉曲张破裂出血(esophageal variceal bleeding,EVB)的危险因素,且与肝功能分级存在显著相关性。肝功能分级升高提示肝实质损伤程度严重,EVB风险随之增加。因此CK18水平可间接反映EVB发生风险。2022年孙孟等人发现血清CK18升高会显著增加肝硬化EVB患者的感染风险。丁好等人发现,CK18是失代偿期乙型肝炎肝硬化患者发生急性肾损伤(acute kidney injury,AKI)的危险因素[14]。

在预测肝细胞肝癌(hepatocellular carcinoma,HCC)方面,CK18的诊断价值接近甲胎蛋白(alpha fetal protein,AFP)HCC患者的血清CK18水平显著升高,可作为诊断标志物,敏感度为95.6%,明显高于AFP,特异度为93.3%,稍低于AFP,联合使用CK18和AFP可将敏感度提高到98%。

CK18联合其他标志物组成的HCC-CTCs评分和CK-HCC模型,可用于HCC的早期诊断。HCC-CTCs评分=AFP(U/L)×0.08-白蛋白(g/dl)×84+CK18%×2.9+CK19×3.1-血小板计数(×109/L)×0.75-510,计算值高于0者诊断为HCC,低于0者诊断为肝硬化,在125名患者中验证,该评分在区分肝硬化和HCC时AUC为1[29]。CK-HCC模型=CK19(ng/ml)×0.001+CK18(ng/dl)×0.004+AFP(U/L)×5.4-血小板计数(×109/L)×0.003-白蛋白(g/L)×0.27-36,计算值高于1.3者诊断为HCC,低于1.3者诊断为肝硬化,在150名患者中验证,AUC为0.919[15]。

因此,监测肝硬化患者的血清CK18水平可以预测静脉曲张破裂出血、感染、急性肾损伤及HCC等并发症,对及时预防及治疗具有重要意义。肝硬化并发症繁多,目前尚缺乏研究逐一验证血清CK18对其他并发症的预测价值。

6. CK18的优势和局限性

CK18与其他检测方法相比具有多项优势:其一,相较于其他血清学标志物,CK18可以直接反映肝细胞凋亡及坏死,且CK18与组织学变化相关,不受食物及药物干扰,能够客观评估降酶治疗的肝病患者病情,荟萃分析显示CK18水平预测肝硬化等晚期肝病预后时不受研究设计、确定CK18临界值的方法或随访时间影响;其二,相较于肝脏穿刺活检,CK18的检测是非侵入性的,对患者的伤害较小,患者依从性相对较高,可作为常规检查广泛开展;其三,与穿刺活检和影像检查相比,费用较低,检测方法便捷,可反复测定、动态评估[16]。

CK18自从上世纪末开始逐渐应用于肝脏疾病的诊断,取得了显著进展,展示出非侵入性检查的优势,目前已获得国内外指南、专家共识及高水平文献推荐。上述多项研究阐述了CK18在肝硬化诊断和评估中的优势,但也有文献指出CK18临床应用中的局限性。

首先,CK18在敏感性和特异性上不及组织活检,甚至可能不优于影像学检查。活检可以直接观察肝脏细胞,具有其他诊断方法难以比拟的优势。目前尚未发现CK18与肝硬化的毛细血管弥漫增殖和假小叶形成等病理改变直接相关的有力证据,还有部分临床实验认为CK18评估肝纤维化的准确性不足。例如韩月伟等人发现,M30片段预测CHB患者肝脏炎症程度的预测效能较好,但对肝纤维化严重程度预测价值有限[17]。专家共识指出,血清学标志物的诊断价值尚在影像学检查之下,TE在测量肝脏硬度和预测纤维化方面比血清M30片段水平更具价值,而单独检测M30片段识别显著纤维化的价值有限[18]。

其次,肿瘤细胞的凋亡或坏死也会引起血清CK18升高,例如乳腺癌。对于肝硬化合并肝外肿瘤的患者,难以确定CK18的组织来源。

最后,受外界因素影响,不同研究中,同一疾病的血清CK18水平可能出现统计学描述的差异。原因可能与样本检测方法不同、受试者群体异质性以及统计误差等因素有关。目前使用的方法多为酶联免疫吸附法(ELISA),文献指出该方法灵敏度及特异度不高,新的检测方法如CLEIA法,尚缺乏大量研究验证。不同种族的CK18基因表达水平可能存在差异,需要进一步论证。

8. 总结与展望

综上所述,CK18对于肝硬化的早期诊断、监测急性失代偿和并发症发生具有重要意义,但也存在局限性。应充分发挥其非侵入性和便捷性的优势,对于患有CHB、MAFLD等可能引起肝硬化的患者,应当广泛开展血清CK18的广泛检测,筛查出应当进行穿刺活检的患者,以达到早诊断、早治疗的效果,同时也可减少不必要的肝穿刺,减轻患者负担。对于已确诊肝硬化的患者,定期监测血清CK18水平可评估发生急性失代偿和部分并发症的风险,辅助临床医生早期干预,改善患者预后。

同时,也要弥补和避免CK18的不足之处。一方面,研究人员应继续完善CK18的基础及临床研究,深入分析CK18差异表达的病理生理机制,探讨肝功能评估和其他并发症与血清CK18之间的联系,寻找新的高灵敏度、高特异度的评分或模型;另一方面,临床医生不应过度依赖CK18,要结合实际情况,全面系统地掌握患者病情,做出科学正确的临床决策。

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基金项目:内蒙古自治区自然科学基金项目(项目编号2024MS08032)

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