这项研究由Aizhen Xiong（上海中医药大学）、Longhui Lu、Kaiyuan Jiang、Xiaoning Wang、Yan Chen、Xunjiang Wang、Wei Zhang（南京鼓楼医院）、Yuzheng Zhuge、Wendong Huang（City of Hope国家医疗中心）、Lujin Li、Qi Liao、Fan Yang（上海交通大学医学院）、Ping Liu、Lili Ding、Zhengtao Wang和Li Yang（上海中医药大学）共同完成，发表于2024年5月的《Archives of Toxicology》期刊（卷98期，页码2557–2576）。研究聚焦于药物性肝损伤（Drug-induced liver injury, DILI）领域，特别是吡咯里西啶生物碱（Pyrrolizidine alkaloids, PAs）诱导的肝窦阻塞综合征（Hepatic sinusoidal obstruction syndrome, HSOS）的代谢组学机制与诊断标志物开发。

学术背景

PAs是存在于多种草药中的天然毒素，其摄入是导致HSOS（一种致命肝病）的主要原因。然而，目前缺乏反映PAs-HSOS关键代谢变化的生物标志物，导致该疾病的预防、诊断和治疗存在重大挑战。既往研究表明，胆汁酸代谢紊乱可能与PAs-HSOS相关，但具体机制和转化应用尚未明确。本研究旨在通过临床队列和动物模型，揭示PAs-HSOS的代谢特征，并探索法尼醇X受体（Farnesoid X receptor, FXR）在其中的调控作用。

研究流程与方法

研究分为五个主要环节：

1. 临床样本分析

   • 对象：60例PAs-HSOS患者（分为发现队列和验证队列各30例）、30例健康对照（HD）、112例其他肝病患者（包括HBV和PBC）。
     
   • 方法：
     
     • 非靶向代谢组学（UPLC-QTOF-MS）筛选差异代谢物。
       
     • 靶向胆汁酸分析（UPLC-MS）定量18种胆汁酸，重点关注胆酸类（Cholic acid species, CA species：CA、TCA、GCA）。
       
     • 采用ROC曲线评估诊断效能，并通过免疫荧光染色检测患者肝组织中FXR蛋白表达。

2. 动物模型构建

   • 模型：C57BL/6J小鼠单次口服50 mg/kg野百合碱（Senecionine，PAs代表成分），观察6–48小时内的肝损伤动态变化。
     
   • 检测指标：血清ALT/AST、总胆汁酸（TBA）、肝组织病理（HE染色和扫描电镜）、胆汁酸谱及FXR通路基因（Cyp7a1、Shp等）的mRNA表达。

3. 机制验证实验

   • FXR基因敲除：比较FXR−/−小鼠与野生型对Senecionine的敏感性。
     
   • FXR激动剂干预：使用奥贝胆酸（Obeticholic acid, OCA）预处理或治疗后，评估肝损伤和胆汁酸代谢变化。
     
   • 分子对接与荧光素酶报告基因：模拟Senecionine与FXR的结合，验证其对FXR活性的抑制作用。

4. 体外实验

   • 原代肝细胞暴露于Senecionine（2–20 μM），检测FXR下游基因表达。

5. 数据分析

   • 代谢组学数据采用OPLS-DA和VIP值筛选差异物，通路分析通过MetaboAnalyst完成。
     
   • 统计方法包括t检验、ANOVA和Spearman相关性分析。

主要结果

1. 临床发现

   • PAs-HSOS患者血清中CA species（CA、TCA、GCA）显著升高（最高达96.9倍），ROC曲线下面积（AUC）为0.968（灵敏度83.87%，特异度96.55%），优于现有标志物PPAs。
     
   • CA species水平与总胆红素（Tbil）正相关，且能区分治疗响应者与非响应者（AUC 0.745）。
     
   • 肝组织FXR表达显著降低，伴随初级胆汁酸合成通路激活。

2. 动物模型结果

   • Senecionine暴露后，小鼠肝窦内皮细胞窗孔消失，血清CA species升高21.7倍，肝内Cyp7a1表达上调而FXR/Shp下调。
     
   • FXR−/−小鼠肝损伤加重，而OCA治疗可逆转CA species异常并减轻HSOS。

3. 机制解析

   • 分子对接显示Senecionine与FXR结合稳定（结合能-127.031 kJ/mol），荧光素酶实验证实其剂量依赖性抑制FXR活性。
     
   • 原代肝细胞中Senecionine抑制FXR-Shp信号，导致Cyp7a1介导的胆汁酸合成增加。

结论与意义

本研究首次提出CA species作为PAs-HSOS的高效诊断标志物，并阐明FXR抑制是Senecionine肝毒性的关键机制。通过激活FXR（如OCA）可恢复胆汁酸稳态，为临床治疗提供新策略。科学价值在于揭示了PAs-HSOS的代谢重编程特征，应用价值体现在无创诊断标志物的转化潜力及靶向治疗的可行性。

研究亮点

1. 创新性发现：CA species的诊断效能显著优于现有标志物PPAs，且与疾病严重度相关。
   
2. 机制深度：从临床到动物模型，多维度验证FXR-Cyp7a1轴的核心作用。
   
3. 转化意义：OCA的干预效果为PAs-HSOS提供了首个潜在靶向治疗方案。
   
4. 方法学优势：结合非靶向代谢组学、分子对接及基因编辑模型，形成完整证据链。

其他价值

研究建立的Nanjing诊断标准（基于PPAs和临床指标）在实际应用中存在局限性，而CA species的引入有望优化诊断流程。此外，Senecionine-FXR相互作用的发现为其他胆汁酸相关肝病研究提供了参考模型。