肝性脑病与氨代谢紊乱、神经递质变化及其他因素有关。正常时肝通过鸟氨酸循环代谢氨，肝硬化时氨代谢障碍，门体分流使氨入体循环致血氨升高干扰脑能量代谢；肝硬化时肝对GABA清除减退、血脑屏障对其通透性增加致GABA/BZ复合体形成抑制神经元；食物蛋白分解的芳香族氨基酸在肝硬化时生成假性神经递质干扰神经冲动传递；肝硬化时肝对锰离子清除下降致其沉积影响神经功能；肝硬化常伴电解质紊乱，如低钾低钠可诱发或加重肝性脑病。
一、氨代谢紊乱与肝性脑病
（一）肝脏对氨的代谢作用
正常情况下，机体代谢产生的氨主要在肝脏通过鸟氨酸循环合成尿素，经肾脏排出体外。肝硬化时，肝脏功能严重受损，鸟氨酸循环相关酶的活性降低，使得氨的代谢发生障碍。例如，有研究表明，肝硬化患者肝脏中参与鸟氨酸循环的关键酶如精氨酸酶等的活性明显下降，导致氨不能有效地转化为尿素。
（二）门体分流对氨代谢的影响
肝硬化时，门静脉高压可导致大量门静脉血绕过肝脏经侧支循环直接进入体循环。肠道产生的氨未经肝脏充分代谢解毒就直接进入体循环，使血氨水平升高。比如，门静脉-腔静脉侧支循环形成，使得肠道来源的氨不经过肝脏解毒直接进入体循环，血氨浓度可较正常升高数倍。过高的血氨可通过血-脑屏障进入脑组织，干扰脑细胞的能量代谢。氨能抑制丙酮酸脱氢酶的活性，影响丙酮酸的氧化脱羧过程，使乙酰辅酶A生成减少，进而影响三羧酸循环的正常进行，导致ATP生成不足；同时，氨还能与α-酮戊二酸结合生成谷氨酸，消耗了大量的α-酮戊二酸，而α-酮戊二酸是三羧酸循环的重要中间产物，其减少进一步影响了三羧酸循环，使ATP产生减少，脑内能量供应不足，从而引起中枢神经系统功能紊乱，出现肝性脑病的一系列临床表现。
二、神经递质的变化与肝性脑病
（一）γ-氨基丁酸/苯二氮（GABA/BZ）复合体学说
肝硬化时，肝脏对GABA的清除功能减退，同时血脑屏障对GABA的通透性增加，使得血浆中GABA水平升高。GABA与大脑突触后膜上的GABA受体结合，同时也与苯二氮受体结合，形成GABA/BZ复合体，导致氯离子通道开放，大量氯离子内流，引起神经元超极化，抑制神经元的兴奋性。在儿童肝硬化患者中，由于其神经系统发育尚未完全成熟，血脑屏障相对更不完善，这种GABA介导的神经抑制作用可能更为明显，更容易诱发肝性脑病。例如，有研究发现儿童肝硬化患者血浆中GABA水平升高的情况较成人更为常见，且与肝性脑病的发生密切相关。
（二）假性神经递质的产生
食物中的蛋白质在肠道中被细菌分解产生芳香族氨基酸，如苯丙氨酸、酪氨酸等，正常情况下在肝脏中被代谢转化。但肝硬化时，肝脏对这些氨基酸的代谢障碍，使得芳香族氨基酸在肠道细菌作用下生成假性神经递质，如苯乙醇胺和羟苯乙醇胺。这些假性神经递质的化学结构与正常神经递质去甲肾上腺素和多巴胺相似，但不能正常发挥神经递质的功能。它们在脑干网状结构中堆积，干扰了正常神经冲动的传递，导致神经系统功能紊乱，引发肝性脑病。在老年肝硬化患者中，由于其肝脏代谢功能进一步减退，且神经系统的代偿能力下降，假性神经递质的影响可能更为突出，更容易出现肝性脑病的症状。
三、其他因素与肝性脑病
（一）锰离子的异常沉积
肝硬化患者肝脏对锰离子的清除功能下降，导致锰离子在基底节等部位沉积。锰离子可影响线粒体的功能，干扰神经递质的代谢和神经冲动的传导。有研究通过影像学检查发现，肝硬化合并肝性脑病患者基底节区锰离子沉积明显增多，且与肝性脑病的严重程度相关。在不同性别肝硬化患者中，目前虽无明显性别差异导致锰离子沉积不同的明确证据，但女性患者由于内分泌等因素的影响，在肝硬化病程中可能对锰离子沉积的敏感性有所不同，需要密切关注。
（二）电解质紊乱与肝性脑病的关系
肝硬化患者常伴有电解质紊乱，如低钾血症、低钠血症等。低钾血症时，细胞内钾离子外流，细胞外氢离子内流，导致细胞内酸中毒，影响神经细胞的功能；同时，低钾可引起肾小管性酸中毒，影响氨的排泄。低钠血症时，水进入脑细胞引起脑细胞水肿，加重脑功能的损害。例如，在肝硬化失代偿期患者中，约有一定比例存在低钾低钠血症，这些电解质紊乱的情况可诱发或加重肝性脑病。对于不同生活方式的肝硬化患者，如长期酗酒导致的肝硬化患者，其电解质紊乱的发生可能与长期饮酒引起的营养吸收障碍等因素有关，需要特别注意纠正电解质紊乱以预防肝性脑病的发生。
