标签写有 Tylenol 和 Acetaminophen 的白色对乙酰氨基酚药瓶。
对乙酰氨基酚药瓶(Tylenol)。(Austin Kirk (Au Kirk) / Flickr;CC BY 2.0)

从患者背景比较肝脏药物反应

代谢功能障碍相关脂肪性肝炎(metabolic dysfunction-associated steatohepatitis,MASH)患者的肝脏,可能对脂质负荷和药物损伤表现出不同反应。亚利桑那大学(University of Arizona)等机构在 Advanced Science 报道患者来源肝类器官,分析疾病背景如何影响这些变化。

团队使用 2 名健康供者和 2 名 MASH 供者的诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSC)。细胞分化形成包含肝细胞、胆管相关细胞、星状细胞、内皮及 Kupffer 样细胞的类器官,使代谢、转运和非实质细胞作用可以在同一体系中观察。

类器官形成阶段采用气液界面培养:分化中的组织转移到聚碳酸酯膜上继续发育,无需在这一阶段进行基质胶包埋。早期细胞维持和分化仍使用 Matrigel。第 21 天的组织平均直径约 1.6 mm。

肝细胞与非实质细胞的功能检测

团队检查白蛋白分泌、尿素生成、糖原储存和脂蛋白摄取等功能。健康及 MASH 来源组织的白蛋白分泌水平相近,在这一指标上与原代人肝细胞较为接近;尿素生成仍低于原代人肝细胞。

类器官具有药物代谢和转运相关功能。利福平处理使 CYP3A4 活性增加。胆小管测量确认了 MRP2 的转运活性;底物在胆管样腔道内的积累及其被抑制剂阻断,则显示 MDR1 活性。

研究通过标志物检测确认类器官中的星状细胞和内皮相关特征。脂多糖刺激后,促炎细胞因子基因表达升高,培养上清中的 IL-6 和 IL-8 也增加,显示类器官可对炎症刺激作出反应。

24 小时内,健康与 MASH 类器官的白蛋白分泌分别约为 6.5 和 6.1 μg/mL,原代人肝细胞约为 8 μg/mL,差异未达到显著性。利福平处理后的 CYP3A4 活性则为载体对照的约 3.9 倍,呈现可检测的代谢诱导反应。

油酸使 MASH 类器官的脂肪变性与纤维化更加明显

团队先比较不同油酸处理,再选择 100 μM、24 小时条件开展后续分析。MASH 来源组织形成更明显的大脂滴积累,并出现较强的胶原及星状细胞激活相关变化。健康来源组织在同样条件下的变化相对较小。

部分炎症指标在 MASH 组升高,例如 IL-8。不同指标的统计结果各有差别,IL-23 蛋白检测没有达到显著性。

脂质组显示,MASH 来源组织中甘油三酯和胆固醇酯等升高,部分磷脂降低。与既有肝活检资料比较时,一部分变化方向相同。比较对象是既有文献中的独立活检资料。

脂质组实验集中于一条健康和一条 MASH 细胞系,使用 3 次分化实验。

文献活检中升高的 20 种脂质,有 12 种在油酸处理的 MASH 类器官中也升高;本研究降低的 55 种脂质,有 25 种也在活检资料中降低。

油酸预处理加重对乙酰氨基酚损伤

药物测试使用对乙酰氨基酚,比较 5、25 和 50 mM、持续 3 天的处理,再以 25 mM 开展机制检测。团队还设置油酸预处理,观察脂质负荷对药物反应的影响。

MASH 来源类器官在油酸预处理后,对乙酰氨基酚引起更明显的活性氧增加和抗氧化能力下降。谷胱甘肽水平及其合成相关基因降低,细胞损伤和凋亡相关信号也增强。

线粒体测量显示膜电位和 ATP 下降,氧化应激增强。健康来源组织也有反应;油酸预处理后的 MASH 类器官表现出更强的线粒体氧化应激。

扩大供者范围,进一步评估疾病背景影响

模型的用途之一,是在保留供者背景的前提下比较相同药物和刺激。肝细胞与非实质细胞的共同培养,使研究可以同时观察代谢、氧化应激、炎症、基质及活力变化。

作者提出,MASH 供者的 iPSC 可能保留了疾病相关表观遗传记忆,但这仍需直接的表观遗传分析确认。扩大供者数量、进行更细致的细胞群分析,是继续判断疾病背景影响模型反应的方向。

作者还提出扩大患者细胞系范围,并进一步开展生化、转录组与蛋白组分析,比较不同细胞群对疾病与药物反应的作用。

来源与延伸阅读

  1. MASH Background Confers Enhanced Disease Susceptibility and Acetaminophen Toxicity in iPSC‐Derived Liver Organoids. Advanced Science (2026). ↗