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对乙酰氨基酚(APAP)过量易致肝毒性,是急性肝衰竭的主要病因。研究人员针对髓系特异性 PLA2G6 缺陷(Pla2g6M-/-)小鼠展开研究,发现其可减轻 APAP 肝毒性。该研究为 APAP 中毒治疗提供新思路,或可用于相关基因突变患者。
在医学领域,对乙酰氨基酚(APAP)作为常用的止痛药物,本应是缓解病痛的 “小天使”,但因其治疗剂量和中毒剂量十分接近,一旦过量服用,就会摇身一变成为伤害肝脏的 “小恶魔”,引发严重的肝毒性,甚至导致急性肝衰竭。目前,APAP 中毒引发的肝损伤问题日益严峻,已成为全球公共健康的一大挑战。在中毒流行病学数据中,APAP 参与了 6% 的中毒事件,在严重肝损伤和急性肝衰竭病例里更是占比高达 56%,0.4% 的 APAP 过量案例会导致死亡。尽管现有解毒剂和相关药物,但死亡案例依旧不少。而且患者对 APAP 的反应存在差异,这与遗传因素密切相关。因此,探索遗传因素对 APAP 肝毒性的影响迫在眉睫,这对于制定更有效的治疗策略、减少 APAP 中毒致死率至关重要。
来自海德堡大学的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们聚焦于 VIA 组钙非依赖性磷脂酶 A2(PLA2G6),探究髓系特异性 PLA2G6 缺陷对 APAP 肝毒性的影响。研究发现,髓系特异性 PLA2G6 缺陷(Pla2g6M-/-)的小鼠在 APAP 处理后,肝坏死和血浆细胞因子水平显著降低,展现出对 APAP 肝毒性的保护作用。这一研究成果发表在《Biomedicine》上,为 APAP 中毒的治疗开辟了新的方向。
在研究过程中,研究人员采用了多种关键技术方法。他们通过基因编辑技术构建了髓系特异性 Pla2g6M-/-小鼠模型;运用血液、血浆和细胞上清液分析技术,检测各项指标变化;借助脂质组学技术,分析磷脂和类花生酸等脂质成分;利用蛋白质免疫印迹(Western blotting)和实时荧光定量聚合酶链式反应(qRT-PCR),分别检测蛋白质和基因表达水平;还通过流式细胞术分析外周血单核细胞(PBMCs)和骨髓来源的巨噬细胞(BMDMs)的表型。
下面来详细看看研究结果:
- Male Pla2g6M-/- mice are protected from APAP hepatotoxicity:研究人员给 6 个月大的雄性对照(Flox)和 Pla2g6M-/-(KO)小鼠腹腔注射生理盐水或 300mg/kg 的 APAP,24 小时后观察发现,KO 小鼠在 APAP 处理后,脾脏重量占体重的百分比显著增加,而肝脏重量占比未变。APAP 处理的 Flox 小鼠谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)活性以及血浆中白细胞介素 6(IL-6)、肿瘤坏死因子 α(TNF-α)、单核细胞趋化蛋白 1(MCP-1)和巨噬细胞炎性蛋白 1α(MIP-1α)水平显著升高,而这些变化在 APAP 处理的 KO 小鼠中明显减弱。此外,KO 小鼠肝脏坏死面积减少,血浆中脂氧素 A4 水平升高。这表明髓系 PLA2G6 缺陷能抑制 APAP 诱导的全身炎症和肝坏死。
- Protection in APAP injury in Pla2g6M-/- mice leads to alteration of Ly6C expression on PBMCs:对 Flox 和 KO 小鼠进行 APAP 处理 24 小时后,研究人员通过流式细胞术分析 PBMCs 中淋巴细胞抗原 6 复合物 C 位点(Ly6C)的表达情况。结果显示,APAP 处理使 Flox 小鼠中 Ly6Chi比例显著增加,Ly6Clo比例显著降低,而 KO 小鼠的这些变化得到明显改善。在 BMDMs 中,KO 小鼠的 Ly6C 表达也低于 Flox 小鼠。这说明 APAP 对 KO 小鼠的保护作用与 PBMCs 中 Ly6Chi向 Ly6Clo的转变以及 BMDMs 中 Ly6C 表达的减弱有关。
- Loss of PLA2G6 in BMDMs leads to activation of eicosanoid and phagocytic pathways after APAP exposure:脂质组学分析发现,APAP 处理的 KO 小鼠 BMDMs 中,含有亚油酸、花生四烯酸(AA)或二十二碳六烯酸(DHA)的磷脂亚类显著增加。ELISA 检测显示,KO 小鼠 BMDMs 释放的脂氧素 A4 和前列腺素 E2(PGE2)增多。蛋白质免疫印迹分析表明,APAP 处理的 KO 小鼠 BMDMs 中,环氧化酶 2(COX2)、花生四烯酸 15 - 脂氧合酶 B(A15LOXB)、Rac1、磷酸化混合谱系激酶结构域样蛋白(phospho-MLKL)和 MCP-1 等蛋白表达上调。这表明髓系 PLA2G6 缺陷可激活 BMDMs 中的类花生酸和吞噬途径,增强对 APAP 肝毒性的保护。
- BMDMs from Pla2g6M-/- mice show activation of eicosanoid and phagocytic pathways after LPS stimulation in vitro:用脂多糖(LPS)刺激 12 个月大雌性小鼠的 BMDMs 后,发现 KO 小鼠 BMDMs 基础状态下释放的脂氧素 A4、PGE2 和花生四烯酸(AA)增加,15 - 脱氧 -Δ-(12,14)- 前列腺素 J2(15d-PGJ2)释放也增加。蛋白质免疫印迹分析显示,KO 小鼠 BMDMs 中 cPLA2α、COX2、NOX2、Rac1、精氨酸酶 1(Arg-1)、分化簇 36(CD36)、诱导型一氧化氮合酶(iNOS)和磷酸化腺苷酸活化蛋白激酶 α(phospho-AMPKα)等蛋白表达上调。这进一步证实了髓系 PLA2G6 缺陷可激活 BMDMs 中的类花生酸和吞噬途径。
- Male Pla2g6M-/- mice show upregulation of hepatic NOX2, MPO, and neutrophil Ly6G after APAP treatment:对雄性小鼠肝脏进行基因分析发现,KO 小鼠在未接受 APAP 处理时,肝脏中 A15LOXB 表达已上调;接受 APAP 处理后,KO 小鼠肝脏中 cPLA2α、COX2、糖基化 NOX2(Gly-NOX2)、去糖基化 NOX2(Degly-NOX2)、phospho-MLKL 和髓过氧化物酶(MPO)等表达上调。免疫组化染色显示,APAP 处理的 KO 小鼠肝脏中,中性粒细胞(Ly6G)、嗜酸性粒细胞(ECP)和 M2 巨噬细胞(CD206)在门静脉和中央静脉周围的比例增加。这表明 APAP 对 KO 小鼠的保护作用与肝脏中吞噬基因标记物的上调以及免疫细胞在血管周围的聚集有关。
综合上述研究结果和讨论,髓系 PLA2G6 缺陷通过改变 BMDMs 中磷脂代谢,激活 cPLA2α/AA 特异性代谢途径,产生促修复的类花生酸,进而调节中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和 M2 巨噬细胞的微环境,促进 APAP 暴露后的损伤修复。这一发现揭示了 PLA2G6 在 APAP 肝毒性中的重要作用机制,为 APAP 中毒的治疗提供了新的潜在靶点和治疗策略。同时,对于携带 PLA2G6 突变的患者,该研究成果也具有重要的临床指导意义,有望为开发基于巨噬细胞的细胞疗法提供理论依据,以改善 APAP 中毒及其他无菌性炎症疾病的治疗效果。但目前要设计出具有细胞特异性且能避免不良副作用的 PLA2G6 抑制剂仍面临挑战,后续还需进一步深入研究。