過量飲酒會干擾肝臟最顯著的能力之一：在受損後進行修復和重建。

一項新研究顯示，酒精相關的損傷會使肝細胞卡在異常的中間狀態，即使在停止飲酒後，也無法正常運作或完成再生過程。

伊利諾大學香檳分校、杜克大學以及陳曾熙生物醫學中心芝加哥分部的研究人員發現，這種細胞的「暫停」狀態似乎是由發炎反應驅動的，這種發炎反應會干擾 RNA 剪接，這是細胞將遺傳指令轉化為功能性蛋白質的關鍵步驟。

這項發表在《自然通訊》（Nature Communications）上的研究結果，可能為診斷和潛在治療嚴重的酒精性肝病指明新的方向。

為何肝臟停止自我修復

肝臟是人體主要器官中較為特別的一個，因為它能在遭受嚴重損傷甚至部分切除後進行再生。

在正常情況下，存活的肝細胞可以暫時改變其身分，進行增殖，然後再次成熟，以恢復失去的組織。

這種能力在酒精性肝病中會瓦解。酒精性肝病是全球導致肝臟死亡的主要原因，每年約與 300 萬人死亡有關。

「我們知道，即使患者已停止飲酒，患有酒精性肝炎和肝硬化的患者，其肝臟功能和再生能力也會停止。但我們不知道為什麼。」伊利諾大學生物化學教授 Auinash Kalsotra 表示，他是該研究的共同主持人，另一位共同主持人是杜克大學醫學院教授 Anna Mae Diehl。「一旦患者在這些疾病中達到肝衰竭階段，唯一真正能挽救生命的治療選擇是肝臟移植。但如果我們能了解這些肝臟為何衰竭，或許我們就能介入。」

Kalsotra 和 Diehl 花費多年時間研究肝臟重建自身的分子過程。他們先前的研究表明，再生的肝細胞會暫時重新編程它們使用的基因。

為了啟動修復過程，成熟的肝細胞會逆轉回類似胎兒的祖細胞狀態。祖細胞是較不專化的細胞，可以分裂並產生新組織。增殖後，細胞通常會逆轉這個過程，再次成為成熟、功能齊全的肝細胞。

這項早期發現促使研究人員探究在酒精性肝病中，這個再生週期出了什麼問題。

研究團隊比較了健康的肝臟樣本與患有酒精性肝炎或肝硬化患者的肝臟組織。

這些患病樣本是透過美國國家酒精濫用與酒精中毒研究所（隸屬於美國國家衛生研究院）支持的一項計畫，從約翰霍普金斯大學醫院取得的。

患病肝臟中的細胞已經開始從成熟狀態轉向再生狀態，但它們無法完成轉變。取而代之的是，它們卡在了兩者之間。

「它們既不是功能性的成人細胞，也不是增殖中的祖細胞。由於它們無法正常運作，對剩餘的細胞造成更大的壓力。因此它們試圖再生，但最終都陷入這種無生產力的準祖細胞狀態，這就是導致肝衰竭的原因。」該研究的共同第一作者、伊利諾大學研究生 Ullas Chembazhi 和 Sushant Bangru 表示。

結果是一個破壞性的循環。隨著越來越多的細胞進入這種無生產力的狀態，能夠執行肝臟正常工作的細胞就越來越少。剩餘的健康細胞面臨更大的需求，並試圖再生，但卻有陷入同樣困境的風險。

RNA 剪接成為關鍵問題

為了了解是什麼阻止了細胞完成再生，研究人員檢查了肝細胞內產生的蛋白質以及攜帶遺傳指令從 DNA 到細胞機器（負責構建蛋白質）的 RNA 分子。

RNA 在儲存在 DNA 中的遺傳密碼和執行細胞大部分工作的蛋白質之間充當中間人。在許多 RNA 分子可以使用之前，它們的片段必須被切割並重新連接，這個過程稱為 RNA 剪接。

這個編輯步驟很重要，因為不同組合的 RNA 片段可以產生具有不同功能的蛋白質，或將它們導向細胞內的不同位置。

Kalsotra 的團隊沒有像許多研究那樣僅測量 RNA 和蛋白質的總量，而是利用深度 RNA 定序和計算分析來檢查 RNA 片段是如何被剪接的。

「在比較樣本時，我們發現酒精相關肝病中的 RNA 廣泛地發生了錯誤剪接，影響了數千個基因，並影響了蛋白質的主要功能。」Kalsotra 表示，他同時也是伊利諾大學卡爾．R．沃斯基因組生物學研究所的成員。

問題的規模相當可觀。錯誤剪接出現在數千個基因中，可能改變了受損肝細胞中重要蛋白質的功能。

一種缺失的蛋白質可能解釋了這種廣泛的錯誤

研究人員確定了導致這些廣泛錯誤的一個可能驅動因素：一種名為 ESRP2 的蛋白質水平低下。

ESRP2 會與 RNA 結合，並有助於確保其被正確剪接。研究團隊發現，在酒精損傷的肝細胞中，ESRP2 含量不足。

其後果不僅僅是蛋白質是否被產生。在許多情況下，RNA 錯誤改變了指示蛋白質在細胞內何處發揮作用的分子指令。

「蛋白質在細胞內非常特定的位置發揮作用，這由蛋白質內的序列決定，這些序列將蛋白質帶到那個特定位置。我們發現，在許多情況下，決定蛋白質在細胞內定位的序列發生了錯誤剪接。這就是為什麼我們進行了多項分析如此重要。」Kalsotra 表示，他也是陳曾熙生物醫學中心芝加哥分部的成員。「RNA 和蛋白質的量相同，但蛋白質不在正確的位置發揮作用。由於錯誤剪接，對有效肝臟再生至關重要的蛋白質，本應在細胞核內，卻滯留在細胞質中。」

細胞核包含細胞的 DNA，並在調節基因活性中起核心作用。細胞質是許多其他細胞過程發生的周圍區域。如果再生所需的蛋白質滯留在細胞質中，而不是到達細胞核，它們的量可能正常，但無法執行預期的工作。

小鼠實驗加強了 ESRP2 的關聯性

為了測試 ESRP2 的缺失是否確實會導致再生失敗，研究人員研究了缺乏產生該蛋白質基因的小鼠。

這些動物出現了與科學家在晚期酒精相關肝炎患者身上觀察到的肝臟損傷和再生失敗模式相似的情況。

這引發了另一個重要問題：為什麼 ESRP2 的水平會降低？

研究人員將問題追溯到發炎反應。

當肝臟處理酒精時，它會損傷組織並吸引免疫細胞和肝臟支持細胞到受影響的區域。根據該研究，這些細胞釋放出高水平的發炎因子和生長因子。

研究人員發現，這些訊號會抑制 ESRP2 的產生和活性。

阻斷發炎反應可恢復正常剪接

研究團隊接著測試了中斷其中一種發炎訊號是否能逆轉這個問題。

在肝細胞的實驗室培養中，研究人員使用了一種分子來阻斷一種促進發炎因子的受體。處理後，ESRP2 水平恢復，RNA 剪接也變得更加正常。

這個結果表明，該途徑可能成為潛在的治療標靶。未來的療法可能試圖阻斷阻止細胞完成再生的發炎訊號，而不是直接嘗試替換受損的肝臟組織。

研究人員也看到了潛在的診斷用途。異常剪接的 RNA 分子可能作為生物標記，有助於識別或監測酒精性肝病。

「我希望這些發現能成為未來臨床研究的跳板。我們可以利用這些錯誤剪接的 RNA 作為診斷標記，或開發能夠抑制發炎的療法。如果我們能糾正剪接缺陷，或許就能改善恢復並修復受損的肝臟。」Kalsotra 表示。