《Infectious Microbes & Diseases》：Current progress in the pathophysiology and potential therapeutic targets of acute-on-chronic liver failure through multiomics approaches
编辑推荐：
急性肝衰竭叠加慢性肝病（ACLF）是一种高死亡率的复杂综合征，现有临床指标难以准确预测和指导个性化治疗。本研究综述了基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学等多组学技术如何系统性解析ACLF的分子机制，发现了新的生物标志物和治疗靶点，为ACLF的精准诊断、风险分层和个体化治疗提供了新的前景。
慢加急性肝衰竭（Acute-on-chronic liver failure, ACLF）是一种在慢性肝炎或肝硬化患者中发生的严重临床综合征。其特点是死亡率高、进展迅速且病理机制复杂。由于常涉及多器官（如肝、肾、脑）衰竭，传统临床指标预测价值有限，无法支持精准的个性化治疗。因此，深入理解其发病机制并寻找有效的干预策略，一直是临床与科研人员面临的紧迫挑战。
为应对这一挑战，研究者们转向了近年来快速发展的多组学技术。这篇发表在《Infectious Diseases & Immunity》上的综述文章，旨在总结和讨论利用多组学方法研究ACLF的现有发现。文章的核心目标是通过整合基因组、转录组、蛋白质组、脂质组、代谢组和微生物组等多维度数据，构建ACLF发生、发展与预后的机制网络模型，从而为ACLF的早期诊断、风险分层、预后评估和治疗提供新视角，推动基于精准医学的个体化治疗发展。
为开展这项综合性综述研究，作者团队系统性地回顾和分析了近年来发表的关于ACLF的多组学研究。这些研究主要采用了以下关键技术方法：全基因组测序（Whole-genome sequencing, WGS）和全基因组关联分析（Genome-wide association study, GWAS）用于识别遗传易感位点；转录组学（包括批量RNA测序和单细胞RNA测序）用于描绘免疫细胞图谱和基因表达谱；蛋白质组学（基于质谱等技术）用于筛选差异表达蛋白并构建诊断/预后模型；脂质组学和代谢组学（包括靶向与非靶向分析）用于解析脂质与代谢物的变化；以及肠道微生物组学（16S rRNA基因测序等）用于分析肠道菌群组成。所综述的数据来源于已发表的临床研究队列，包括CANONIC研究等国际多中心队列，以及针对乙肝相关ACLF（HBV-ACLF）的患者队列。
研究结果
1. 全基因组测序：易感位点与ACLF风险
研究表明，ACLF显示出对炎症相关基因的易感性。例如，白细胞介素-1（IL-1）基因簇的特定单核苷酸多态性（Single-nucleotide polymorphisms, SNPs）与ACLF的炎症过程相关。此外，NOD2-G908R遗传变异与高死亡风险相关，而HLA-DRB1 * 12:02等位点被确定为HBV-ACLF的易感HLA等位点。一项孟德尔随机化研究进一步发现，较高水平的白细胞介素-13（IL-13）和较低水平的干细胞因子（Stem cell factor, SCF）、碱性成纤维细胞生长因子（Basic fibroblast growth factor, bFGF）与ACLF风险增加存在因果关联。
2. 转录组学：免疫失调是重要环节
ACLF患者的基因表达谱显著区别于其他慢性肝病，呈现炎症、纤维化、细胞凋亡等相关基因的高表达，以及氧化应激途径的低表达。在外周血单核细胞（Peripheral blood mononuclear cells, PBMCs）中，信号素-6B（Semaphorin-6B, SEMA6B）的高表达被提议作为HBV-ACLF发病的预测因子。对单核细胞、中性粒细胞和自然杀伤（Natural killer, NK）细胞的转录组分析揭示了其功能状态的特异性改变，如单核细胞的免疫抑制参数上调、抗菌活性受损，以及中性粒细胞的糖酵解诱导、细胞迁移相关基因下调。
3. 单细胞测序：耗竭T细胞与活化单核细胞是关键参与者
单细胞RNA测序（Single-cell RNA sequencing, scRNA-seq）数据揭示了ACLF中免疫细胞的动态变化。在HBV-ACLF中，T细胞会从初始状态经效应状态最终转变为耗竭状态（如CD4+TIGIT+和CD8+LAG3+T细胞），其产生细胞因子（如IL-2, IFN-γ, TNF-α）的能力降低。先天性免疫细胞，特别是单核细胞，在ACLF早期被快速激活。分析发现，血小板反应蛋白-1（Thrombospondin-1, THBS1）阳性单核细胞在非存活者中富集，而经典单核细胞（Classical monocytes, cMons）在恢复期与非恢复期患者中呈现不同的功能状态。肝组织单细胞测序则发现，单核/巨噬细胞浸润并通过分泌分泌性磷蛋白-1（Secreted phosphoprotein-1, SPP1）诱导肝淋巴内皮细胞（Liver lymphoendothelial cells, LyECs）凋亡，从而促进疾病进展。研究还提示，在ACLF不同阶段（早期过度炎症与后期免疫抑制）可能需要采取阶段特异性的治疗策略。
4. 蛋白质组学：构建ACLF的诊断与预后模型
蛋白质组学研究旨在筛选与ACLF发生和预后相关的蛋白，并构建诊断或预测模型。例如，基于载脂蛋白C3（Apolipoprotein C3, APOC3）、富组氨酸糖蛋白（Histidine-rich glycoprotein, HRG）、组织因子（Tissue factor, TF）和激肽释放酶B1（Kallikrein B1, KLKB1）的模型（P4）可有效区分ACLF与慢性乙型肝炎（Chronic hepatitis B, CHB）。另一基于纤溶酶原（Plasminogen, PLG）水平的模型（P5）在区分ACLF严重程度和预测死亡率方面优于Child-Pugh评分和终末期肝病模型（Model for end-stage liver disease, MELD）评分。对差异表达蛋白（Differentially expressed proteins, DEPs）的通路富集分析显示，它们主要富集在补体激活、凝血级联、脂质代谢等通路上。蛋白质-蛋白质相互作用（Protein-protein interaction, PPI）网络分析表明，PLG、纤维蛋白原α链（Fibrinogen alpha chain, FGA）等蛋白处于中心位置，提示凝血异常和脂质代谢异常是ACLF进展和预后不良的主要原因。
5. 脂质组学：与细胞损伤和免疫反应失衡相互作用
肝脏是脂质主要来源，ACLF患者普遍存在脂质异常。非靶向脂质组学显示，胆固醇酯（Cholesteryl ester, CE）水平下降与疾病严重程度平行，且能最好地区分急性失代偿期肝硬化和ACLF。靶向脂质组学表明，白三烯E4（Leukotriene E4, LET4）水平与ACLF严重程度呈正相关，而12,13-环氧-9-酮-10(反式)十八碳烯酸（12,13-epoxy-9-keto-10(trans)octadecenoic acid, EKODE）和LET4的增加以及脂毒素A5（Lipoxin A5, LXA5）的减少与28天死亡率显著相关。通路富集分析提示，甘油磷脂代谢异常可能是ACLF发生的主要原因。
6. 代谢组学：反映细胞组学、蛋白质组学和脂质组学异常的终端生物标志物
代谢物是基因表达的终产物，其变化更直接反映ACLF的病理生理特征。研究发现，HBV-ACLF患者血浆代谢物水平显著升高，且与肾功能衰竭相关。改变的代谢物类别表明，ACLF与蛋白质和脂质水解增加、细胞内葡萄糖代谢和氧化应激增强以及线粒体β-氧化减弱有关。此外，炎症因子和雌激素水平升高，以及甲状腺激素和类固醇激素水平降低，与ACLF发展相关。基于代谢物变化构建的预测模型（如CLIF-C MET模型）在预测ACLF预后方面显示出优于传统评分（如MELD-Na评分）的价值。通路富集分析显示，代谢物主要富集在氨基酸代谢、溶质载体（Solute carrier, SLC）介导的跨膜转运等通路。蛋白质-代谢物相互作用网络分析表明，纤溶酶原（PLG）、凝血因子II（F2）、激肽原1（Kininogen 1, KNG1）等与L-赖氨酸、甘氨酸、瓜氨酸等代谢物存在相互作用网络，其中L-赖氨酸是中心节点。
7. 肠道微生物：丰度下降诱导ACLF进展
肠道微生物丰度随着肝病进展而持续下降。在HBV-ACLF患者中，肠球菌属（Enterococcus）、链球菌属（Streptococcus）等条件致病菌丰度增加，而拟杆菌门（Bacteroidetes）、罗斯氏菌属（Roseburia）等有益菌丰度减少。特定肠道菌群丰度的变化可用于预测ACLF的发生和预后。例如，将肠杆菌科（Enterobacteriaceae）和肠球菌科（Enterococcaceae）纳入模型可以提高对ACLF发生的预测效用。较高的肠球菌、嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus）丰度可预测疾病进展和死亡，而较高的拟普雷沃菌（Paraprevotella）、拟杆菌（Bacteroides）等丰度通常与良好预后相关。联合代谢组学和肠道微生物学的研究发现，与肠球菌科相关的性类固醇和苯甲酸盐化合物也与ACLF的高死亡率相关。
结论与讨论
本综述系统总结了多组学技术在ACLF研究中的应用与发现，强调了整合多组学分析对于全面理解这种复杂疾病的重要性。基因组学揭示了遗传易感性；转录组学和单细胞测序详细描绘了免疫失调的细胞和分子图谱，特别是单核/巨噬细胞和T细胞的功能状态转变；蛋白质组学发现了新的生物标志物和潜在治疗靶点（如PLG）；脂质组学和代谢组学则从代谢终端产物角度阐明了能量代谢紊乱和脂质介质的异常；微生物组学证实了肠道菌群失调通过肝-肠轴促进疾病进展。
这些发现共同描绘了一个ACLF病理生理的恶性循环：严重的肝细胞损伤损害了凝血功能，并减少了蛋白质、脂质和糖原的合成。为补偿能量赤字，蛋白质和脂质分解显著增加。这种代谢重编程驱使单核细胞转向无氧糖酵解。同时，脂质及其代谢物直接加剧单核细胞的炎症激活，共同促进了ACLF的发生与发展。蛋白质相互作用网络和蛋白质-代谢物相互作用网络分析均凸显了纤溶酶原（PLG）在其中的核心作用。
尽管多组学研究为ACLF的机制探索和精准医疗带来了前所未有的机遇，但仍面临一些瓶颈。例如，研究队列存在种族异质性（HBV-ACLF研究主要在亚洲人群，而非HBV-ACLF研究主要在非亚洲人群），限制了发现的可比性。不同组学平台的数据整合存在技术障碍，且多数研究仍处于发现阶段，需要前瞻性队列研究来验证所提出生物标志物的临床效用。
尽管如此，持续的技术创新和跨学科合作为多组学分析实现以下重要目标铺平了道路：构建新的生物标志物组合以提高早期诊断准确性；实现精准疾病分型以指导个性化治疗策略；开发针对免疫调节、微生物干预和代谢调控的新型疗法；以及利用液体活检进行动态预后监测，实时调整干预策略。总体而言，随着测序成本的下降和计算生物学的进步，多组学驱动的精准医学有望在ACLF的管理中发挥关键作用，最终改善患者预后。
