骨桥蛋白(OPN)作为急性重症肝衰竭早期关键细胞损伤相关分子(DAMPs)诱发免疫紊乱的分子机制研究

The major characteristics of acute/acute on chronic liver failure (ALF/ACLF) are acute and tremendous hepatocellular necrosis, release of damage/danger associated molecular patterns (DAMPs), and subsequent induction of severe immunologic disorder and multiple organs failure. However, the key DAMPs and the mechanism by which they induce immunologic disorder remain largely unknown. By comparing the gene expression changes in liver tissues and sera from cirrhosis and ACLF patients, we found that the expression of OPN was significantly higher in ACLF patients compared to cirrhosis ones. Meanwhile, we demonstrated that OPN was secreted from injured hepatocytes and could activate NKT cells in vitro. These findings indicate that OPN is a novel key DAMP of ALF/ACLF. In an acetaminophen (APAP) induced ALF murine model, we found that OPN-/- mice showed greater tolerance to APAP induced liver injury, innate immune cell infiltration and activation, cytokine storm and death compared to WT mice. Therefore, we hypothesized that OPN secreted from injured hepatocytes, serves as a key “amplifier” to amplify cytokine storm through recruiting and activating innate immune cells in ALF/ACLF. In this study, we will combine the investigation from innate immune cells, murine models and patient samples to disclose the function and mechanism of OPN in mediating the cytokine storm in ALF/ACLF.

急性/慢加急性肝衰竭（ALF/ACLF）患者主要特征是肝细胞大量急性坏死，释放DAMPs，诱发严重免疫紊乱进而导致多脏器功能衰竭。然而，肝衰竭中的关键DAMP及它们如何诱发免疫紊乱的分子机制尚不十分清楚。对肝衰竭和肝硬化病人肝组织及血清基因表达分析发现，OPN在肝衰竭患者中显著升高，体外细胞实验证明，OPN由受损肝细胞表达分泌并具有激活NKT细胞的功能，提示OPN是一种新的肝衰竭早期关键DAMP。进一步研究发现，OPN-/-小鼠对乙酰氨基酚打击引起的肝坏死、天然免疫细胞浸润及激活、炎症因子风暴及死亡呈明显耐受。因此，我们提出ALF/ACLF中OPN是由损伤肝细胞释放，通过募集、活化免疫细胞促发全身炎症因子风暴的“放大器”的发病机制假说。拟通过本项目资助，对OPN在ALF/ACLF中的作用及其介导免疫风暴的靶细胞和分子机制为主要研究内容，在免疫细胞，动物模型以及病人标本等层面来验证上述假说。

急性/慢加急性肝衰竭（ALF/ACLF）患者主要特征是肝细胞大量急性坏死，释放DAMPs，诱发严重系统性免疫反应（SIRS）进而导致多脏器功能衰竭。因此SIRS是造成ALF或ACLF高死亡率的关键原因。研究介导SIRS发生的关键诱导因子一直是急性肝衰竭研究领域的热点。该项目中我们发现和证明了骨桥蛋白（OPN）作为ALF/ACLF中肝细胞损伤分子（DAMP）介导SIRS的机制以及作为ALF/ACLF的预警因子和干预靶点的可能性。通过本项目资助，我们发现临床ACLF的患者外周血中OPN水平显著升高，并在小鼠APAP诱导的肝衰竭模型中发现其主要来源于损伤死亡的肝细胞，证明OPN是一种来自于损伤肝细胞的关键的介导SIRS发生的DAMP并与SIRS发生的细胞因子水平具相关性。我们进一步通过OPN敲除小鼠以及体内小干扰RNA的实验证明，阻断OPN的释放对ALF小鼠的生存率起到保护作用。机制探讨上发现阻断OPN对ALF的保护作用主要是通过降低了APAP有毒代谢加合物的水平以及促进肝细胞的再生增殖引起的。我们的研究结果基本验证了我们最初提出的OPN是由损伤肝细胞释放，是促发全身炎症因子风暴的“放大器”的发病机制假说。通过本项目资助，我们发表了系列的研究成果，其中与本项目直接相关的研究结果发表了Cell Mol Immunol. 2019 May;16(5):483-494. 作为临床诊断预警因子的相关结果申请了国家专利并授权（骨桥蛋白用于制备或筛选慢加急性肝衰竭诊断试剂的用途，申请专利授权号：201710326873.5，）, 我们的研究结果为ALF和ACLF的预警以及干预治疗提供了靶点。并在此基础之上有了一些新的发现，我们发现作为损伤肝细胞释放的OPN还可引起肠道上皮细胞功能紊乱的作用促进急性肝衰竭时肠道稳态的恶化失调，促进ALF/ACLF时肠肝轴的恶化，进一步机制还在研究当中。