乙肝相关慢加急肝衰竭患者肝脏基因表达谱特征及“PINRO”发病机制假说

第一部分乙肝相关慢加急肝衰竭患者肝脏基因表达谱特征背景及目的:近来研究显示亚大块坏死(submassive hepatic necrosis,SMHN)是乙肝(hepatitis B virus,HBV)相关慢加急肝衰竭(acute on chronic liver failure,ACLF)的核心病理特征。本研究拟在基因微观层面阐明肝脏在SMHN发生后代谢,免疫应答和再生方面的改变。方法:筛选并纳入33例上海交通大学医学院附属仁济医院2008-2011年HBV相关肝硬化伴急性失代偿(acute decompensation,AD)肝移植(liver transplantation,LT)患者。根据病理组织亚大块坏死(SMHN,定义为整个移植的肝脏有15-90%的坏死)情况将患者分为两组。使用BRB-Array Tools生物信息学工具比较两组肝脏基因表达谱在肝脏代谢,肝脏局部免疫应答以及增殖等方面的改变。结果:33例病人病理证实肝硬化,其中16例存在SMHN。经芯片显著性分析(significance analysis of microarray,SAM)显示共有2933个基因在SMHN阳性或阴性组间差异表达。和阴性组相比,SMHN阳性组上调的基因有1868条,下调的基因有1065条。经基因本体(gene ontology,GO)分析显示,两组间差异表达的基因主要分布在物质和能量代谢、细胞周期和增殖、细胞组分、对刺激反应、凝血系统及免疫系统。对差异表达的基因按照公共数据库KEGG和Bio Carta信号通路进行分析显示,SMHN阳性组上调的4条信号通路为,细胞外基质受体相互作用,溶酶体,白细胞跨内皮迁移,肌动蛋白细胞骨架的调控。下调最显著的10条信号通路中,8条(80.0%)与物质代谢相关,包括糖类、脂肪、氨基酸、药物等。结论:根据肝脏基因表达模式,可以将HBV肝硬化伴AD患者分成两群,与SMHN病理分组吻合度良好。HBV相关ACLF患者在发生SMHN病理改变后,出现肝脏代谢能力下降,局部免疫紊乱以及细胞增殖活跃。第二部分乙肝相关慢加急肝衰竭患者“PINRO”发病机制假说背景及目的:“PIRO”是目前ACLF发病机制假说。我们团队研究发现HBV相关ACLF主要病理特征为SMHN。我们提出“PIN(necrosis)RO”是HBV相关ACLF的发病机制假说。方法:筛选并纳入174例上海交通大学医学院附属仁济医院2008-2011年HBV相关肝硬化伴急性失代偿(acute decompensation,AD)肝移植(liver transplantation,LT)患者,40%(69/174)组织学证实有SMHN。根据急性肝损伤的有无,比较SMHN+/-组的临床特征,主要指标包括炎症反应和MOF。结果:58.6%(102/174)的入组患者存在急性诱因打击。有诱因和无诱因组比较,在炎症指标(WCC)或者MOF指标(CLIF-SOFA)方面并无统计学差异(p均>0.05)。然而,在有诱因的患者中,SMHN阳性患者(n=44)WCC(7.2±3.9*10^9/L vs 4.3±3.6*10^9/L),CLIF-SOFA[8(6,10)vs 4(2,6)]和MELD[32(25.3,36.5)vs 13.5(10,20.5)]均显著高于SMHN阴性患者(n=58)(p均<0.001)。同时,在无明显诱因的患者中,SMHN阳性患者(n=25)炎症指标(WCC,7.2±3.8*10^9/L vs 3.8±1.6*10^9/L)和MOF指标[CLIF-SOFA,8(7.5,10)vs 4(4,6)]均显著高于SMHN阴性患者(n=47)。结论:结合第一部分基因芯片数据,我们的结果显示亚大块坏死(SMHN)是决定疾病从首次应答(肝脏代谢受损)及再次应答(免疫紊乱)向MOF进展的关键因素。因此,提出“PINRO”的概念,即潜在疾病(肝硬化)->诱因打击->亚大块坏死(SMHN)->肝功能恶化(首次应答)/全身炎症反应紊乱(再次应答)->MOF,可能更有利于理解HBV相关ACLF的发病机制。第三部分乙肝相关慢加急肝衰竭患者胆管重建基因表达特征分析背景及目的:HBV相关ACLF患者发生SMHN后,肝细胞和胆管上皮细胞受到损害出现胆汁淤积等,肝脏祖细胞(hepatic progenitor cell,HPC)扩增,以胆管反应(ductular reactions,DR)的形式应对损伤。本研究拟阐述肝脏在SMHN发生后胆管重建相关基因表达变化。方法:筛选并纳入33例上海交通大学医学院附属仁济医院2008-2011年HBV相关肝硬化伴AD的LT患者,并对手术切除的肝脏组织进行人全基因组芯片分析。查阅胆管重建信号通路相关文献,使用BRB-Array Tools生物信息学工具比较SMHN阳性组和阴性组在这些基因中的变化。结果:促进HPC向胆管上皮细胞分化的4条信号通路中,Notch信号通路(JAG1,RBPJ)、WNT信号通路(DVL2,DVL3,AXIN1,AXIN2,APC,LEF1,TCF7,NUMB,JAG1)、TGFβ信号通路(TGFB1,TGFB2,TGFBR2)、成纤维细胞生长因子FGF信号通路(FGF2,FGF7)关键基因以及转录调控因子HNF1B基因表达量在SMHN阳性组上调。促进胆管板向原始胆管结构形成的基因TGFB1、TGFB2、SOX9、HNF1B也在SMHN阳性组上调,但是,促进其进一步向成熟胆管形成的基因HES1、FOXA1、FOXA2、ONECUT1在SMHN阳性组下调。而促进HPC向肝细胞分化的转录调控因子TBX3、CEBPA、HNF4A基因在SMHN阳性组下调。控制肝细胞成熟的转录调控网络中,核心转录因子FOXA2,、HNF4A、ONECUT1基因在SMHN阳性组下调,HNF1A及NR5A2两组间无差异。结论:根据人全基因组芯片分析,HBV相关ACLF患者在发生SMHN后,具有双向分化潜能(分化成肝脏细胞或胆管上皮细胞)的HPC,可能更加倾向于向胆管上皮细胞分化,但尚未形成成熟胆管。同时,肝脏细胞成熟缺乏所需的转录因子调控。这些可能为ACLF患者淤胆及肝脏代谢障碍的原因,结论尚需进一步验证。