酒精相关性肝病(ALD)正以惊人的速度成为全球公共卫生领域的 “隐形杀手”。它不再是人们印象中 “酒鬼” 的专属疾病,而是悄然蔓延至各个年龄段和人群,成为全球肝移植手术和肝病相关死亡的主要诱因之一。数据显示,2022 年美国在 ALD 治疗上的年度医疗成本已高达 310 亿美元,按照当前的发展趋势,到 2040 年这一数字可能飙升至 660 亿美元,给社会医疗体系带来沉重负担。更令人担忧的是,目前针对 ALD 的治疗手段极为有限,除了让患者彻底戒酒,几乎没有其他有效的干预方法,无数患者在反复饮酒的恶性循环中,眼睁睁看着自己的肝脏从最初的脂肪变性,逐渐发展为肝硬化,最终走向不可逆转的肝功能衰竭。
就在医学界对 ALD 的防治陷入困境之际,国际顶尖期刊《Nature》发表的一项重磅研究为这一领域带来了突破性进展。来自加州大学圣地亚哥分校医学院的研究团队经过深入探索,终于找到了酒精伤肝背后的 “隐藏凶手”—— 长期饮酒会导致肠道内一种名为 “毒蕈碱乙酰胆碱受体 M4(mAChR4)” 的蛋白数量大幅减少,而这种蛋白正是阻止肠道细菌 “进攻” 肝脏的关键防线。更令人振奋的是,研究发现通过药物激活这种蛋白,不仅能重新筑牢肠道与肝脏之间的保护屏障,还能让一些已有的老药焕发新的治疗生机,为 ALD 患者带来了全新的希望。
一直以来,医学界普遍认为 “肠 – 肝轴” 在 ALD 的发病过程中扮演着至关重要的角色。长期饮酒会破坏肠道黏膜的完整性,导致肠道屏障功能受损,原本被限制在肠道内的细菌及其产生的毒素便会趁机进入血液循环,随后顺着门静脉系统一路 “侵袭” 到肝脏,在肝脏内引发一系列炎症反应,加剧肝细胞的损伤和死亡。然而,在这一过程中,具体是哪个环节出现问题导致肠道屏障失效,始终是困扰科研人员的一大谜团。
此次加州大学圣地亚哥分校医学院的研究团队另辟蹊径,将研究重点聚焦于肠道内的 “杯状细胞”,最终成功找到了破解谜题的关键。杯状细胞是肠道黏膜上皮细胞的重要组成部分,它不仅能够分泌黏液,在肠道表面形成一层厚厚的物理屏障,阻止有害物质进入体内,还隐藏着一种特殊的结构 ——“杯状细胞相关抗原通道(GAPs)”。这种通道就像是肠道免疫系统的 “侦察兵”,能够主动采集肠道内细菌的抗原信息,然后将这些信息传递给肠道黏膜下层的免疫细胞,促使免疫细胞迅速启动防御机制,生成大量抗菌物质,从而有效阻止细菌向肠道外扩散。而 mAChR4 蛋白,正是启动 GAPs 通道功能的 “钥匙”,一旦这种蛋白出现异常,GAPs 通道的功能也会随之失效。
为了验证 mAChR4 蛋白与 ALD 之间的关联,研究人员首先对 44 名酒精使用障碍(AUD)患者的十二指肠活检样本进行了分析。结果发现,这些患者肠道内 mAChR4 蛋白的基因(CHRM4)表达水平远低于健康人群,而且这种基因表达的降低与患者肝功能指标(如谷丙转氨酶 ALT)的升高以及肝纤维化程度呈现出明显的正相关关系 —— 也就是说,mAChR4 蛋白的数量越少,患者的肝损伤程度就越严重。
为了进一步确认这一发现,研究人员在小鼠模型上进行了实验。他们给小鼠长期喂食含有酒精的饲料,结果发现这些小鼠也出现了与人类患者相似的情况:肠道内 mAChR4 蛋白的数量显著减少,GAPs 通道几乎完全消失,原本被限制在肠道内的细菌大量突破肠道屏障,进入到肝脏组织中,引发了严重的脂肪性肝炎。更关键的是,研究人员观察到,即使由于长期饮酒的刺激,小鼠肠道内杯状细胞的数量有所增加,但失去了 mAChR4 蛋白的 “指挥”,这些杯状细胞也无法形成有效的 GAPs 通道,就如同 “士兵再多却没有武器”,根本无法发挥防御作用,肠道屏障的功能依然会严重受损。
既然 mAChR4 蛋白是维持肠道屏障功能、保护肝脏免受细菌侵袭的关键,那么如何才能重新构建这道重要的防线呢?研究团队将目光投向了 IL6ST 信号通路,此前的研究已经证实,这种信号通路在调控肠道上皮细胞的功能方面发挥着重要作用。为了验证 IL6ST 信号通路对 mAChR4 蛋白的影响,研究人员通过基因工程技术,培育出了肠道上皮细胞特异性激活 IL6ST 信号通路的小鼠(被命名为 gp130Act/IEC 小鼠)。
实验结果令人惊喜:即使给这些经过基因改造的小鼠喂食大量酒精,它们肠道内 mAChR4 蛋白的表达水平依然能够维持在正常范围内,GAPs 通道的结构和功能也完好无损,在肝脏组织中几乎看不到迁移过来的细菌,肝细胞的脂肪变性程度和炎症反应也比普通小鼠轻了一大截。这一实验结果充分证明,激活 IL6ST 信号通路能够有效保护肠道内的 mAChR4 蛋白,从而维持肠道屏障的完整性,阻止细菌向肝脏扩散,减轻酒精对肝脏的损伤。
随后,研究人员进一步深入探索了 IL6ST 信号通路调控 mAChR4 蛋白的具体机制。他们发现,IL6ST 信号通路是通过激活 PI3K 信号通路来实现对 mAChR4 蛋白的上调作用的。这一过程就像是给肠道免疫系统 “搭建了一个梯子”,帮助肠道上皮细胞重新握住启动防御机制的 “钥匙”(即 mAChR4 蛋白),从而恢复肠道的正常防御功能。
既然 mAChR4 蛋白在保护肝脏免受酒精损伤方面如此关键,那么是否可以直接通过药物激活这种蛋白来治疗 ALD 呢?为了验证这一想法,研究团队采用了两种不同的方法进行实验。
第一种方法是给长期饮酒导致肝损伤的小鼠喂食 mAChR4 蛋白的正向变构调节剂 VU0467154。第二种方法则是利用先进的化学遗传学技术,在小鼠肠道杯状细胞内的 mAChR4 蛋白上安装一个 “人工开关”,然后通过注射药物 DCZ 来激活这种蛋白。
两种实验方法都取得了令人振奋的结果:原本因为长期饮酒而出现严重肝损伤的小鼠,在接受治疗后,肝脏内脂肪的堆积量明显减少,炎症因子的水平大幅下降,肝功能指标几乎恢复到正常水平。而且研究人员观察到,在 mAChR4 蛋白被激活后,小鼠肠道内的 GAPs 通道重新恢复了活性,肠道黏膜下层的免疫细胞也被成功唤醒,大量产生 IL-22 和 REG3 家族抗菌蛋白。这些抗菌蛋白就像是在肠道内布下了一张 “抗菌网”,能够有效阻止肠道细菌突破肠道屏障向肝脏扩散,从根本上切断了细菌对肝脏的 “进攻路线”。
更让人兴奋的是,研究人员还发现 mAChR4 蛋白的作用范围远不止于肠道。此前的研究已经证实,这种蛋白在大脑中调控习惯形成、学习记忆以及成瘾行为的关键区域(如壳核)也高度表达,而且酒精使用障碍(AUD)患者大脑内的 mAChR4 蛋白数量同样偏低。这一发现意味着,通过药物激活 mAChR4 蛋白,可能不仅能够保护肝脏免受酒精损伤,还能对酒精成瘾起到一定的辅助治疗作用。如果能够同时解决 “想要喝酒” 和 “喝酒伤肝” 这两个核心问题,那么 ALD 的防治工作才算真正落到了实处,能够从根本上改善患者的预后。
更巧合的是,目前已经有部分针对 mAChR4 蛋白的激动剂正在开展治疗精神分裂症的临床试验。这些已经进入临床试验阶段的药物,完全有可能通过 “老药新用” 的方式,快速转向 ALD 和 AUD 的治疗领域。这不仅能够大大缩短药物研发的周期,还能降低研发成本,让更多 ALD 患者早日受益于新的治疗方法。
为了进一步确认 mAChR4 蛋白在保护肝脏免受酒精损伤过程中的核心作用,研究团队还进行了 “反向验证” 实验。他们通过基因编辑技术,培育出了肠道杯状细胞特异性敲除 mAChR4 蛋白的小鼠,然后对这些小鼠进行 IL6ST 信号通路激活处理。实验结果显示,即使在 IL6ST 信号通路被成功激活的情况下,由于肠道杯状细胞内缺乏 mAChR4 蛋白,这些小鼠依然无法阻止肠道细菌向肝脏扩散,肝损伤的程度与未接受治疗的普通小鼠没有明显差异。这一实验结果确凿地证明,mAChR4 蛋白是肠道保护肝脏免受酒精损伤防线的 “核心开关”,如果没有这种蛋白,即使其他信号通路被激活,也无法发挥保护肝脏的作用。
这项发表在《Nature》杂志上的研究,不仅首次揭示了酒精伤肝的全新分子机制,为 ALD 的发病机理研究提供了重要的理论依据,更给无数饱受 ALD 困扰的患者带来了新的希望。未来,ALD 的治疗或许不再仅仅依赖于 “依靠意志力戒酒” 这种 “硬办法”,而是可以通过药物激活肠道内的 mAChR4 蛋白,筑牢肠道与肝脏之间的保护屏障,即使患者偶尔饮酒,也能有效减少酒精对肝脏的损伤,大大提高患者的生活质量。
而且研究团队还发现,mAChR4 蛋白在其他代谢性肝病(如非酒精性脂肪肝)的发病过程中也可能发挥着重要作用。他们通过实验证实,敲除小鼠肠道内的 mAChR4 蛋白后,小鼠在高脂饮食的诱导下,更容易出现肥胖和脂肪肝的症状。这一发现意味着,通过激活 mAChR4 蛋白来保护肝脏的治疗策略,未来还有可能扩展到更多类型的肝脏疾病治疗领域,为肝脏疾病的防治开辟全新的道路。
目前,加州大学圣地亚哥分校医学院的研究团队已经开始积极推进相关的转化医学研究,希望能够尽快将 mAChR4 蛋白激动剂推向 ALD 的临床试验阶段。如果临床试验能够取得成功,那么那些被酒精严重损伤的肝脏,或许真的能够被这种来自肠道的 “关键钥匙”(mAChR4 蛋白)重新拯救。而那些原本在其他疾病临床试验中 “待业” 的老药,也将迎来治疗 ALD 的 “第二春”,在全新的治疗领域发挥重要作用,为全球 ALD 患者带来福音。