急性肝衰竭（Acute liver failure, ALF）是由各种病因导致肝功能急剧丧失的疾病。常见于药物及化学品中毒，病毒感染、酒精性肝病、自身免疫性肝炎等，也可发生在代谢功能障碍相关脂肪性肝炎和肝纤维化等慢性肝病、重症感染和系统器官衰竭进展中。严重情况下，还可能导致肝肾综合征、弥散性血管内凝血，以及多器官功能衰竭，导致较高的短期死亡率。
ALF发病机制尚不完全明确，“三重打击”与“时相”学说占主流观点。“三重打击”是指内毒素血症、脂质过氧化损伤和免疫损伤“三重打击”导致肝细胞大量死亡；“时相”是指大部分患者出现较为明显的进展周期，即上升前期、上升期、平台期和恢复期，其中，上升期具有较高的短期死亡率。大量的临床与基础研究显示，ALF患者转归与治疗的时间窗口存在密切联系。ALF患者肝脏损伤后8小时内（ALF小鼠治疗的时间窗口为2-3小时内）积极救治，具有良好的结局。但是，ALF患者常常无法得到早期诊断与治疗，晚期ALF患者治疗效果极为有限。尽管肝移植是治疗ALF的有效手段，但是临床供体的缺乏、高额的医疗费用和持续的排异反应导致肝移植无法广泛应用。药物治疗ALF，特别是快速治疗晚期ALF仍无突破性进展。因此，寻找快速治疗晚期ALF的药物具有重要的科学意义和广阔的临床应用前景。
1976年，研究人员从益母草中提取出有效成分益母草碱（SCM-198）。2000年以来，关于SCM-198的基础研究大量增加，至今已经发表了200多篇研究论文，涉及SCM-198的多种药理作用，如：子宫收缩作用、抗血小板聚集和抑制血管收缩反应等广泛的生物学活性。还具有抗氧化、抗缺血、抗凋亡和抗炎，发挥心血管和脑血管保护作用。然而，迄今为止，SCM-198发挥这些保护作用直接靶点及分子机制尚不明确，这严重限制了SCM-198的临床应用。来自同济大学附属同济医院林古法/王志荣/程黎明团队经历五年的科研攻关，破解了SCM-198直接作用靶点及发挥促进肝脏损伤修复的分子机制之谜。2024年12月16日，《自然·通讯》（Nature Communications）在线发表了题为”Selectively targeting the AdipoR2-CaM-CaMKII-NOS3 axis by SCM-198 as a rapidacting therapy for advanced acute liver failure”的研究论文。
该研究发现，生物活性小分子SCM-198不仅能够预防（2小时内给药），还能够治疗（大于2小时给药）TAA、APAP或LPS/D-GaIN诱导的ALF，即使在ALF发病后的24小时给药，也能将ALF雄性小鼠的存活率提高到100%（图1）。
该研究首次揭示，脂肪素受体2（Adiponectin receptor 2, AdipoR2）是SCM-198的选择性直接靶点，AdipoR2 R335是SCM-198-AdipoR2直接结合和信号传导的关键作用靶位点，AdipoR2 Y274是诱导细胞胞外Ca2+内流的分子开关。SCM-198-AdipoR2 Y274的结合诱导细胞胞外Ca2+内流，增加全新发现的AdipoR2-CaM-CaMKII-NOS3复合物活性，迅速上调一氧化氮（Nitric oxide，NO）产生水平，从而发挥快速促进ALF小鼠肝脏损伤修复的作用（图2）。
研究团队合成了生物素化的SCM-198探针，利用超高分辨率液相色谱法-质谱联用（LC-MS）技术，鉴定出AdipoR2是潜在的SCM-198结合靶蛋白。生物物理学研究显示，AdipoR2与SCM-198的结合常数（KD）为1.99 μM（图3）。在这一基础上，研究团队运用原子动力学模拟和利用超高分辨率LC-MS技术鉴定得到AdipoR2（Y274）、AdipoR2（R278）、AdipoR2（R331）和AdipoR2（R335）是AdipoR2与SCM-198潜在的结合位点。通过构建点突变基因和点突变纯化蛋白，最终确认AdipoR2（Y274）和AdipoR2（R335）在SCM-198直接结合AdipoR2过程中起关键作用（图3）。研究团队构建Adipor2-/-小鼠，利用TAA或APAP诱导的ALF小鼠模型，研究结果显示，SCM-198治疗性给药与生理盐水治疗性给药不再显示出显著差异。这个结果证明，AdiopR2对介导SCM-198的作用是必需的，在快速促进ALF小鼠肝脏损伤修复过程中起关键作用。
图3 SCM-198与AdipoR2 R335结合
研究团队还利用H9人类胚胎干细胞（ESCs）诱导人类肝脏类器官（HLOs）研究证明，SCM-198能够保护HLOs免受氧化应激、TAA或APAP诱导的损伤。HLOs胞内AdipoR2-CaM-CaMKII-NOS3复合物活性与Ca2+、NO含量分析研究显示，AdipoR2-CaM-CaMKII-NOS3复合物介导SCM-198促进ALF小鼠肝脏损伤修复分子机制与SCM-198保护HLOs免受氧化应激、TAA或APAP诱导损伤的分子机制相同。
据悉，北京大学第一医院已经通过健康成年志愿者单次给药的随机、双盲、耐受性、安全性和药代动力学特征临床试验（ChiCTR1800019071）。因此，团队的这项工作称得上是里程碑式的科研成果。特别值得一提的是，本文的第一作者王瑞是同济大学2020级博士研究生，长期高强度地投入在本课题的研究工作上，这需要超出想象的热爱和执着，以及对小分子“见微知著”的坚定信念。和本文其他作者一起，为该靶点的最终鉴定及作用的分子机制研究付出辛勤努力，并做出重大贡献。我们期待着团队未来能有更多的成果，也许在那时，我们“但使心安身健，静看草根泉际”的健康之路，将不再遥远。
我院林古法教授、王志荣教授、程黎明教授为本文的共同通讯作者。博士研究生王瑞和陈有为博士为本文的共同第一作者，参与此项研究工作的还有韩嘉臻硕士，马博玉住院医师，葛艳丽副主任医师，张俊杰副主任医师，王喆主治医师及博士研究生孙波，同济大学生命科学与技术学院的研究生叶慧康、和亦真、李千妍、杨会然、刘华华。同济大学附属同济医院为本文的第一及通讯作者单位。该项工作得到了科技部重点研发计划（2020YFA0803604,2021YFA0805000）和国家自然科学基金（82070636, 31970778, 32370887）的支持。
图文｜消化内科、骨科
编辑｜张鹰妮
责任编辑｜谢壮丽
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