2011级博士科研设计 急性肝衰竭小鼠模型中肿瘤坏死因子α对脑组织氨转运体表达的影响 导 师：刘 沛 教授 博士研究生：王 文 学 号：201110215 专 业：感染病学 【科研设计】 急性肝衰竭小鼠模型中肿瘤坏死因子α对脑组织氨转运体表达的影响 一、立题依据 急性肝衰竭( acute liver failure, ALF)是由多种原因引起的大量肝细胞坏死及（或）严重的肝功能障碍，病人短期内进展至肝性脑病的一种综合征。如无法进行肝移植，ALF死亡率高达80%以上。肝性脑病(hepatic encephalopathy, HE)是急性肝衰竭晚期最常见的致死性并发症，其发病机制迄今尚未完全阐明，目前已提出多种学说。其中氨代谢异常是HE发病机制的核心环节，它既可以引起星形胶质细胞肿胀和脑能量代谢异常，也可代谢为谷氨酰胺，引发一系列氧化应激和线粒体损伤。氨还可以与其他致病因素如神经递质GABA、炎症介质、细胞因子等协同作用，其中星形胶质细胞肿胀是HE、脑水肿发生的病理基础，同时，也可引起血脑屏障改变。此外，还有一些炎症、感染、细胞因子等作用，共同促成了HE的发生和发展[1]。 氨是一种弱碱，在生理性pH 7.4时，氨发生质子化(NH4+)，只有不到2%以去质子化的形式(NH3)存在。游离的碱性氨(NH3)是脂溶性的，能被动通过细胞膜[2]。在细胞中，NH3与质子结合变成NH4+从而导致细胞内碱化，几秒后可能发生细胞内酸化。除了伴随着浓度梯度的被动扩散，还存在NH4+/NH3的主动转运蛋白。 氨转运蛋白家族是一个近期被发现的家族，包含酵母中的甲氨透明质酸酶 (mythylamine permease, MEP) Mep1–Mep3，植物中的氨转运体 (ammonium transporter, AMT) AMT1，和哺乳动物中的Rhesus相关糖蛋白RhAG/Rhag、RhBG/Rhbg和RhCG/Rhcg（人类组织中的Rh A糖蛋白称为RhAG，非人类组织中称为Rhag，其余两种命名相似）[3]。RhAG/Rhag仅在红细胞和及其前体细胞中表达，RhBG/Rhbg和RhCG/Rhcg均广泛表达于多种与氨代谢有关的器官中，如肾脏、肝脏、胃肠道和肺等。X射线晶体研究确定了其三级结构的主要特征，包括特异性转运气态氨（NH3）的可能机制[4]。目前氨转运体蛋白在肾脏氨代谢中的作用研究较多。基因敲除研究证实了Rhcg在肾脏氨分泌中的根本作用[3]。 1 Rhbg在肾脏氨代谢中的作用仍然有争议。关于RhBG/Rhbg和RhCG/Rhcg在中枢神经系统中表达及分布的研究仅有数篇文献报道，Zhi Liu等人[5]在成人脑组织中检测到大量的RhCG表达，但在胎儿脑组织中未见其表达，在成年小鼠脑组织中也未见表达。Hillmann等人[6]在NG108-15细胞-一种小鼠成纤维细胞瘤×大鼠胶质瘤杂交细胞系-用于神经元细胞的常用模型系统中，应用小鼠NH3/NH4+转运体蛋白Rhbg和Rhcg的特异性引物发现这两种转运体在这种细胞系中有表达。Rhbg的表达水平比Rhcg要高得多。但并未在人1321N1星形细胞瘤细胞中发现这些NH3/NH4+转运体的mRNA。 TNF-α在多种病因导致的急性肝衰竭的发生中有重要作用，这在患者及实验模型中都得到证实。近期的一系列研究显示TNF-α可能在急性肝衰竭的HE发生中起到重要作用[7]。已有研究证实在硫代乙酰胺导致的暴发性肝衰竭大鼠中，血中TNF-α水平与HE严重程度呈正相关。在急性肝衰竭并发HE病人中证实循环TNF-α水平与血氨水平有很强的相关性[8]。体外实验显示，TNF-α增加氨在中枢神经系统源性内皮细胞内的扩散，增加脑内氨的浓度，从而增加氨对中枢神经系统的毒性[9]。 我们在内毒素联合D-氨基半乳糖导致的ALF小鼠模型中及APAP所致的ALF小鼠模型中均发现[10，11]，血清TNFα水平升高，血脑屏障通透性（脑组织中EB含量）增加，电镜显示脑血管内皮细胞内的紧密连接发生断裂，血管周围星形胶质细胞足突明显肿胀。进一步研究发现，紧密连接相关蛋白occludin在ALF小鼠中明显下降。应用抗TNFα抗体或抗TNFα受体抗体预先阻断TNFα后，脑组织中EB含量显著下降，电镜下脑组织病理学得到明显改善，occludin表达也明显增加。因此，我们认为TNFα可能是ALF时肝性脑病的重要炎症介质。 目前国内外尚无急性肝衰竭肝性脑病时氨转运体表达的文献报道，也没有TNF-α对氨转运体表达影响的研究，因此，研究TNF-α对氨转运体表达影响对于进一步阐述肝性脑病时脑组织氨转运的机制具有重要意义，此研究可以进一步证明TNF-α在肝性脑病发病机制中的重要作用。 参考文献： 1. 张玉波。肝性脑病发病机制的研究进展。世界华人消化杂志，2012；20（25）：2358-2363 2
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