间充质基质细胞通过抑制谷氨酰胺分解改善急性肝衰竭（AHF）高氨血症的机制研究

【推荐】急性肝衰竭（AHF）伴发的高氨血症可致严重神经损伤，现有疗法多为对症处理。本研究发现人脐带间充质基质细胞（h-uc MSCs）可通过上调谷氨酰胺合成酶（GS）、下调谷氨酰胺酶 2（GLS2）抑制谷氨酰胺分解，并激活 IGF1-IGF1R 轴，显著降低 AHF 小鼠血氨水平，为临床治疗提供新方向。

　　

研究背景与目的

高氨血症是急性肝衰竭（AHF）的严重代谢异常，可引发危及生命的神经功能障碍，且与患者不良预后直接相关。现有治疗手段如血液滤过、精氨酸 / 瓜氨酸补充、乳果糖及抗生素等仅对症处理，未触及根本机制。间充质基质细胞（MSCs）被视为治疗 AHF 的潜在新方法，但其降氨的分子机制尚不明确。本研究旨在探讨 MSCs 是否通过调控谷氨酰胺（Gln）代谢改善 AHF 小鼠的高氨血症。

实验方法与模型构建

研究采用四氯化碳（CCl₄）诱导建立小鼠 AHF 模型，分离并鉴定人脐带间充质基质细胞（h-uc MSCs）。通过苏木精 - 伊红（HE）染色评估肝组织病理损伤，检测动脉血氨水平，结合酶联免疫吸附试验（ELISA）、蛋白质免疫印迹（Western blotting）及免疫组织化学技术，解析 h-uc MSCs 影响高氨血症的分子机制。

肝损伤与血氨水平的相关性

HE 染色显示，CCl₄处理组小鼠肝组织出现脂肪变性和炎症细胞浸润，且随 CCl₄浓度升高，肝细胞脂肪变性和炎症浸润程度加重。肝功能检测表明，天冬氨酸转氨酶（AST）和丙氨酸转氨酶（ALT）水平呈剂量依赖性升高，小鼠存活率随 CCl₄浓度增加而下降，2.5 mL/kg 剂量组存活率约 50%。动脉血氨水平亦随 CCl₄浓度升高而升高，证实 AHF 小鼠肝损伤严重程度与血氨浓度呈正相关。

MSCs 的分离与鉴定

采用组织块贴壁法培养 h-uc MSCs，光镜下细胞呈贴壁生长，成纤维细胞样形态，传代后生长迅速并呈漩涡状排列。体外分化实验显示，h-uc MSCs 可分化为茜素红染色阳性的成骨细胞和油红 O 染色阳性的脂肪细胞。流式细胞术分析表明，细胞高表达 CD73（97.3%）、CD90（99.3%）、CD105（99.8%），不表达 CD19、CD34、CD45、CD11b 及人类白细胞抗原（HLA）-DR 等阴性表面标志物，证实成功分离 h-uc MSCs。

MSCs 对 AHF 小鼠的保护作用

在 2.5 mL/kg CCl₄（LD₅₀）诱导的 AHF 模型中，与 CCl₄+ 磷酸盐缓冲液（PBS）组相比，CCl₄+MSC 组小鼠肝脏外观更光滑、有光泽且红润，HE 染色显示肝细胞脂肪变性和炎症细胞浸润显著减轻，肝损伤面积缩小，AST 和 ALT 水平降低，动脉血氨水平亦明显下降，表明 MSCs 对 AHF 小鼠肝组织具有保护作用并能有效降低血氨。

MSCs 调控谷氨酰胺代谢的机制

肝组织谷氨酰胺水平检测显示，CCl₄+PBS 组肝 Gln 水平显著低于阴性对照组，而 MSCs 治疗可显著升高肝 Gln 水平。进一步研究发现，MSCs 处理使谷氨酰胺合成酶（GS）表达及活性升高，谷氨酰胺酶 2（GLS2）表达及活性降低，提示 MSCs 通过调节 Gln 代谢相关蛋白减轻高氨血症。

IGF1-IGF1R 轴的作用

ELISA 检测发现 MSCs 可分泌胰岛素样生长因子 1（IGF1），且 CCl₄+MSC 组小鼠血清 IGF1 水平及肝组织 IGF1 受体（IGF1R）表达均高于 CCl₄+PBS 组。腹腔注射 IGF1R 抑制剂吡咯毒素（PPP）后，MSCs 对 AHF 小鼠的肝保护作用及降血氨效果被削弱，肝 Gln 水平降低，GS 表达上调受抑，GLS2 表达重新升高，表明 IGF1-IGF1R 轴在 MSCs 调控 Gln 代谢过程中起关键作用。

结论

本研究证实，间充质基质细胞（MSCs）可通过抑制谷氨酰胺分解代谢，上调 GS 并下调 GLS2，同时激活 IGF1-IGF1R 轴，有效降低急性肝衰竭（AHF）小鼠的高氨血症，为 AHF 患者高氨血症的临床治疗提供了新的理论依据和潜在策略。