慢加急性肝衰竭治療的新策略

    慢加急性肝衰竭（ACLF）死亡率高。代謝重編程是細(xì)胞存活的重要機(jī)制。研究ACLF中肝細(xì)胞的代謝重編程可能為ACLF患者提供一種新的治療策略。接下來，小編為大家介紹發(fā)表于“Advanced Science”上的文章“Switching from Fatty Acid Oxidation to Glycolysis Improves the Outcome of Acute-On-Chronic Liver Failure”，為大家詳細(xì)介紹肝衰竭的代謝重編程機(jī)制。

    本文分析了ACLF患者的代謝模式。利用肝細(xì)胞在高氨血癥和缺氧條件下建立ACLF的體外模型。在常規(guī)治療（對(duì)照組）的基礎(chǔ)上，對(duì)每天靜脈注射L-鳥氨酸和L-天冬氨酸（LOLA）和口服曲美他嗪（TMZ）的患者進(jìn)行隨機(jī)臨床試驗(yàn)。
結(jié)果：
1.ACLF患者肝組織代謝譜的研究
    首先，我們分析了慢加急性肝衰竭患者和肝血管瘤患者肝組織的代謝模式。與正常對(duì)照組相比，ACLF患者的肝組織顯示出糖酵解和氧化磷酸化的抑制作用，其中甘油-3-磷酸、磷酸烯醇丙酮酸、富馬酸和蘋果酸的水平降低。檸檬酸鹽和異檸檬酸鹽水平升高，而ACLF患者肝組織中的谷氨酰胺水平降低，表明谷氨酰胺的利用增強(qiáng)（圖1A）。與這些結(jié)果一致，參與糖酵解和TCA循環(huán)的酶的表達(dá)被抑制（圖1B，1C）。此外，三磷酸腺苷檸檬酸裂解酶（ACLY）和肉堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶1（CPT1）的表達(dá)上調(diào)，CPT1活性略有增加（圖1C，E），表明脂肪酸代謝活性增強(qiáng)。ACLF患者肝組織中的尿素循環(huán)減弱（圖1D）。這些結(jié)果揭示了ACLF患者功能失調(diào)肝細(xì)胞的代謝特點(diǎn)：糖酵解、TCA循環(huán)和尿素循環(huán)受到抑制，而FAO和谷氨酰胺的回補(bǔ)作用增強(qiáng)。

2.高氨血癥在缺氧的情況下有助于ACLF肝組織代謝模式的改變
    為了了解ACLF的代謝重編程機(jī)制，我們建立了一個(gè)模擬ACLF患者肝細(xì)胞微環(huán)境的體外模型。我們發(fā)現(xiàn)氨積累是由體外缺氧誘導(dǎo)的（圖2A）。糖酵解、TCA循環(huán)、尿素循環(huán)和谷氨酰胺再利用受到抑制，但FAO得到增強(qiáng)（圖2B-E）。為了進(jìn)一步確定氨暴露后的代謝變化，我們采用了穩(wěn)定同位素標(biāo)記技術(shù)。我們發(fā)現(xiàn)高氨血癥和缺氧的結(jié)合抑制了糖酵解和谷氨酰胺回補(bǔ)反應(yīng)（圖2F）。因此，我們推測(cè)缺氧狀態(tài)下的高氨血癥可能是導(dǎo)致ACLF肝組織代謝模式改變的主要原因。

3.高氨血癥和缺氧后肝臟細(xì)胞存活的代謝機(jī)制
    ACLF患者的治療目的是保護(hù)肝細(xì)胞再生。為了探討ACLF過程中肝細(xì)胞存活的機(jī)制，我們比較了存活的肝細(xì)胞和暴露于高氨血癥的整個(gè)肝細(xì)胞群體代謝模式的差異。與整個(gè)細(xì)胞群相比，存活細(xì)胞表現(xiàn)出增強(qiáng)的糖酵解（圖3A）。因此，缺氧、高氨血癥和糖酵解可能是ACLF治療的靶點(diǎn)。為了更詳細(xì)地研究ACLF中的代謝重編程，我們將重點(diǎn)放在FAO的增強(qiáng)上，因?yàn)镕AO被認(rèn)為是細(xì)胞除糖酵解和氧化磷酸化之外的主要能量來源。使用透析血清，我們發(fā)現(xiàn)暴露于高氨血癥的肝細(xì)胞糖酵解增加（圖3A）。這些數(shù)據(jù)表明FAO對(duì)高氨血癥和缺氧的肝細(xì)胞糖酵解有抑制作用。
    在深入了解ACLF患者代謝重編程機(jī)制的基礎(chǔ)上，我們提出了一種新的ACLF患者治療策略：抑制FAO。曲美他嗪（TMZ）是抑制肝細(xì)胞中FAO的潛在候選藥物。我們發(fā)現(xiàn)TMZ增加了暴露于高氨血癥的肝臟細(xì)胞的糖酵解，這表現(xiàn)在丙酮酸水平增加，細(xì)胞外酸化率（ECAR）達(dá)到最大容量，同時(shí)伴有氨水平的降低（圖3B-D）。有趣的是，它還提高了氧耗率（OCR）的基礎(chǔ)水平和最大容量，并增加了ATP的生成，從而促進(jìn)了氧化磷酸化（圖3E，F(xiàn)）。此外，TMZ有效地降低了暴露于NH4Cl的大鼠肝組織中的凋亡率（圖3G）。

4.TMZ抑制FAQ對(duì)ACLF患者的治療效果
    接下來，我們?cè)u(píng)估TMZ對(duì)ACLF患者的療效。首先，用PET-CT評(píng)估ACLF患者肝組織中的糖代謝。我們發(fā)現(xiàn)，與正常對(duì)照組和肝硬化患者的肝臟樣本相比，ACLF患者的肝臟樣本對(duì)18F-flude-oxyglucose（18F-FDG）的攝取較低（圖4A，B）。此外，服用TMZ的患者恢復(fù)對(duì)18F-FDG的攝取（圖4A）。接著，進(jìn)行了一項(xiàng)隨機(jī)臨床試驗(yàn)（圖4C）。我們發(fā)現(xiàn)，TMZ顯著提高了ACLF患者的總生存率（OS）（圖4D）。亞組分析顯示，TMZ能顯著改善丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶或天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶水平低于400ul-1的患者的預(yù)后。由于嚴(yán)重的ACLF通常導(dǎo)致轉(zhuǎn)氨酶水平較低，這些結(jié)果表明TMZ在嚴(yán)重ACLF患者中尤其有價(jià)值。

結(jié)論：
    我們確定了ACLF患者的代謝特征，這些代謝特征主要是由缺氧環(huán)境下的高氨血癥引起的。此外，糖酵解增強(qiáng)可能有助于肝細(xì)胞在高氨血癥和缺氧條件下存活。重要的是，F(xiàn)AO抑制高氨血癥肝細(xì)胞的糖酵解。我們還證明TMZ對(duì)治療ACLF有效。這項(xiàng)研究提供了一個(gè)切實(shí)可行的策略，通過使用TMZ靶向代謝重編程以提高患者的生存率。