本文原载于《国际流行病学传染病学杂志》年第1期
肝衰竭是多种因素引起的严重肝脏损害，导致其合成、解毒、排泄和生物转化等功能发生严重障碍或失代偿，出现以凝血功能障碍、黄疸、肝性脑病、腹水等为主要表现的一组临床症候群[1]。根据病理组织学特征和病情发展速度，肝衰竭可分为四类：急性肝衰竭（ALF）、亚急性肝衰竭（SALF）、慢加急性（亚急性）肝衰竭（ACLF）和慢性肝衰竭（CLF），其中ALF是指急性起病、短期内出现肝细胞大块或亚大块坏死从而引起肝衰竭相关临床表现，甚至可出现多器官功能障碍综合症（MODS）最终导致死亡。肝衰竭是由包括肝炎病毒、药物及肝毒性物质等多种病因引起的复杂病理生理过程，但具体致病机制尚不明确。细胞外组蛋白是新近发现的一种内源性损伤相关分子模式（DAMPs）分子，它可能作为肝衰竭发病机制中的重要生物学标记物，也有望作为肝衰竭治疗的潜在靶点。此文现对细胞外组蛋白与肝衰竭的关系研究进展作一综述。
一、组蛋白的结构和生物学效应组蛋白是染色质的重要组成部分，主要分为5种，其中H2A、H2B、H3和H4为核心组蛋白，H1为链接组蛋白，两栖类、鱼类和鸟类还存在H5以替代或补充H1。染色质由许多核小体组成，每个核小体包括1个核心八聚体，由1个H3/H4四聚体和2个H2A/H2B二聚体组成，长度为个碱基对的DNA盘绕于核心八聚体外面，H1则与DNA链接使之形成更高级结构[2]。组蛋白在进化中表现出高度的保守性。每个组蛋白N-端链接了丰富的赖氨酸和精氨酸，这些氨基末端部位进行大量的翻译后修饰，如乙酰化、磷酸化、甲基化、泛素化、SUMO化修饰和ADP核糖基化，这些修饰作用在基因复制过程中发挥关键的调节作用[3]，其中组蛋白的甲基化、乙酰化和磷酸化可以作为多种疾病基因转录状态的标志物，不同的翻译后修饰模式与某些免疫疾病及肿瘤有着密切联系[4]。
二、细胞外组蛋白来源及致病机制1．来源
细胞核内组蛋白是染色质重要的组成部分，参与调控DNA基因复制、转录、修复及染色质重塑，但是细胞外组蛋白却可以引起细胞毒性以及自身免疫作用。组蛋白通过多种方式释放到细胞外，如细胞死亡时细胞核和细胞膜破裂时的染色质外溢。在细胞凋亡过程中通过滤泡主动进出凋亡细胞[5]。细胞外组蛋白另一种来源为中性粒细胞胞外诱捕网（NETs）。中性粒细胞通过NETs形成抵御病原体入侵的防线，通过主动释放核内染色质，形成胶质样网状结构，包裹并杀灭病原体，这个过程称为NETosis。IL-8、TNF-α等多种炎症介质，AKT、NOX2产生的活性氧，Toll样受体2（TLR2）、TLR4，补体和血小板均可启动NETosis，大约需要6h在细胞外形成网状结构。细胞外组蛋白还可以通过其它细胞死亡方式形成，如细胞焦亡（巨噬细胞中发现Caspase-1依赖的细胞死亡方式）、坏死状凋亡、铁死亡、亲环蛋白D介导的细胞死亡。
2．致病机制
细胞外组蛋白可以杀死大肠埃希菌、志贺氏菌、沙门菌、金黄色葡萄球菌及寄生虫等，这种消灭病原体的原理可能与组蛋白富含携带正电荷的碱性氨基酸破坏病原体细胞壁阴离子渗透屏障有关[6,7]。同时，细胞外组蛋白还可以作为一种新的DAMPs分子[如高迁移率族蛋白B1（HMGB1）、热休克蛋白等]，在创伤、炎症和肿瘤进展中发挥重要的作用[8]。Xu等[9]研究发现细胞外组蛋白的致毒性并无特异性，可以破坏宿主细胞。脓毒症或其它器官创伤如肺损伤等可引起组蛋白的释放并作用于上皮细胞导致严重器官功能障碍，器官损伤时主要释放H2A、H2B、H3和H4四种组蛋白，其中组蛋白H4表现出主要的毒性作用[10]。细胞外组蛋白可以特异性的结合和活化TLR2和TLR4，触发髓样分化因子88（MyD88）信号作用于NF-κB和丝裂原活化蛋白激酶促使相关基因表达，产生免疫应答，引起组织损伤[11]。细胞外组蛋白活化TLR-2/4及其下游信号通路细胞外调节蛋白激酶（ERK），p38，AKT和NF-κB可触发血小板聚集和凝血[12]。血小板缺乏可以使小鼠免受细胞外组蛋白介导的死亡，肝素和白蛋白致血小板活化作用可以减低细胞外组蛋白介导的组织损伤[13]。细胞外组蛋白由于自身免疫作用可以短暂保护DNA成分免受核酸酶的进一步分解，例如细胞外组蛋白在系统性红斑狼疮中阻碍死亡炎症细胞和染色质的清除，增加了组织对DNA和组蛋白的免疫作用[14,15]。最近发现组蛋白通过诱导细胞内氧化应激可以激活Nod样受体热蛋白结构域相关蛋白3（NLRP3）炎症小体，调节caspase-1的活化进而通过固有免疫过程促进炎性介质IL-1β和IL-18的释放[16]，此过程在腹膜炎和肝损伤中有着重要作用。
当机体组织受到损伤时，细胞外组蛋白可作为一种DAMPs分子，通过杀死其他细胞进一步扩大组织损伤，与其他TLRs和NLRP3炎症小体相比更具致病性，这也为通过细胞外组蛋白进行靶向治疗提供了理论基础。年，Monestier等[17]研究BWA3抗体用于防治组蛋白相关病理损伤，这个抗体可以与组蛋白所有亚基相结合，它如何废除细胞外组蛋白的生物学效应现在尚不清楚。活化C蛋白（APC）是一种血清蛋白酶，可以降解细胞外组蛋白从而预防组蛋白相关的病理损伤[18]。但APC的活化似乎只与NETosis诱导产生的细胞外组蛋白相关[19]，临床应用有待进一步研究。
三、细胞外组蛋白与ALF1．细胞外组蛋白在ALF中的致病机制
越来越多的证据表明，全身性炎症反应综合征（SIRS）在ALF的病程中有着巨大影响[20]。固有免疫系统激活的促炎/抗炎介质介导的炎症级联反应证实了巨噬细胞和其他免疫细胞参与了SIRS的启动[21]，ALF过程中，中性粒细胞或巨噬细胞显著激活，而激活这些细胞的因素仍是未知的[22]。
细胞外组蛋白被认为是激活SIRS的重要细胞介质，Xu等[9]在动物实验中证实了在急性炎症状态，增加细胞外组蛋白的浓度，可促进器官功能障碍和增加小鼠死亡率。ALF时发生广泛肝细胞坏死，大量组蛋白漏出肝细胞可导致微血管上皮细胞和肝实质的损伤，损伤的血管上皮细胞可触发NETosis使中性粒细胞发生聚集。抗组蛋白抗体可以中和组蛋白的作用，从而减轻肝损伤。细胞外组蛋白是否直接激活组织微环境中的中性粒细胞或巨噬细胞尚未明确。Huang等[23]报道了细胞外组蛋白活化TLR9可导致TLR9依赖性缺血后肝衰竭，抗组蛋白抗体与TLR9基因敲除产生相同的器官保护作用，TLRs和NLRP3炎症小体介导的免疫应答也可导致肝组织损伤。实验证明，给予小鼠注射高浓度细胞外组蛋白（75mg/kg），对内皮细胞产生高度毒性，诱发血管内血栓形成，最终导致死亡。给予亚致死浓度细胞外组蛋白（50mg/kg）将造成小鼠血小板聚集和血小板减少[24]。另一试验中，单独给予小鼠注射非致死低浓度细胞外组蛋白（20mg/kg），小鼠未出现明显组织损伤，给予脂多糖（LPS）/D-氨基乳糖（D-GalN）诱导的急性肝损伤小鼠低浓度组蛋白，可导致血小板活性增高和明显的肝脏组织学改变，外周血TNF-α浓度增高，从而加重肝脏炎症和增加小鼠死亡率[25]。Wen等[26]报道了62例ALF临床患者血浆中细胞外组蛋白水平明显升高且与患者病情严重程度及病死率相关，这使细胞外组蛋白有成为新型生物标记物及预后指标的潜力，同时并伴随血浆内细胞因子（IL-1β、IL-6、IL-8、IL-10、IL-18、TNF-α）水平升高，这说明高细胞外组蛋白水平可引起ALF患者的全身炎症反应及多器官的功能障碍。
2．基于细胞外组蛋白的药物干预治疗ALF
从动物模型及临床实验结果可以推断细胞外组蛋白可以作为生物标记物用于疾病诊断，作为致病因素引起及加重肝损伤，并可作为新型分子靶点用于ALF的治疗，给予细胞外组蛋白药物干预治疗，如肝素、抗组蛋白抗体在动物模型中证实对肝损伤具有保护作用。Kawai等[27]证实，在细胞外组蛋白导致肝损伤模型中，给予一定剂量肝素，可提高小鼠生存率，拮抗细胞外组蛋白对血管上皮细胞损伤的作用，还可在早期减少肝组织的损伤。Wen等[26]给予LPS/D-GalN诱导急性肝损伤的小鼠注射抗H4抗体可以明显降低细胞因子水平，减轻急性肝损伤，降低血小板浓度，提高小鼠生存率。但干预细胞外组蛋白治疗可否作为临床方案来减少ALF相关器官损伤及降低死亡率，其作用机制还需要更多的临床实验来证实。
四、细胞外组蛋白与中医药治疗肝衰竭的作用机制近年来的临床实践证明，中医治疗肝衰竭具有一定的优势[28]。西医基础治疗的基础上加入中医治疗可加速黄疸的消退，改善患者的生存质量，降低病死率以及并发症的发生[28]。医院中西医结合中心以解毒、活血为组方原则的"清肠利肝方"（QCLGF）治疗肝衰竭，十余年来的应用结果证明了其有效性，该方口服或灌肠给药，可显著改善肝衰竭患者腹胀、乏力症状，保护肝肾功能，防治肝性脑病、自发性腹膜炎等并发症，降低病死率[29]。研究表明，给予刀豆蛋白A急性肝损伤小鼠模型以QCLGF干预，干预组细胞外组蛋白、IL-6和TNF-α水平显著低于对照组，说明QCLGF能减轻肝组织损伤对肝脏有明显的保护作用[30]。其机制可能为细胞外组蛋白通过单核巨噬细胞表面TLRs使之活化并释放细胞因子导致肝衰竭，QCLGF通过抑制细胞外组蛋白对单核巨噬细胞的活化调控炎症免疫，从而发挥治疗肝衰竭的作用。本研究结果将为QCLGF治疗肝衰竭的作用机制提供基础研究资料，同时也进一步证明细胞外组蛋白可以作为肝衰竭的治疗靶点，为治疗肝衰竭开拓新的思路。
五、小结综上所述，细胞外组蛋白作为一种新发现的DAMPs分子，当组织器官受损伤时，细胞外组蛋白既可作为监测疾病的生物学指标，亦可激活免疫应答，使相关免疫介质增多，进一步导致组织和细胞的损伤。细胞外组蛋白可能与ALF的发生及发展密切相关，也可能成为治疗该病的新靶点。中医早期干预治疗对降低肝衰竭病死率具有一定的优势，可为治疗肝衰竭提供新策略。
参考文献（略）
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