Penicillamine

摘要 肝脏蛋白质代谢异常疾病包括肝硬化、脂肪肝和肝豆状核变性等，是全球重大健康威胁。此类疾病在蛋白质代谢层面呈现细胞外基质蛋白沉积、脂质-蛋白质代谢失衡、铜转运蛋白功能缺陷等复杂异常。随着蛋白质组学等技术发展，其分子机制研究取得突破。本文综述三类疾病蛋白质代谢异常的最新进展，重点分析mTOR通路、内质网应激等核心治疗靶点，梳理2024—2025年药物研发成果（如司美格鲁肽获批NASH治疗、肝豆状核变性基因治疗突破），为科研与临床实践提供参考。引言 肝脏是蛋白质合成、修饰、转运及降解的核心器官，病变时蛋白质代谢紊乱将引发一系列病理变化。肝硬化、脂肪肝（含NAFLD/NASH）、肝豆状核变性虽病因不同，但蛋白质代谢异常存在内在关联。 肝硬化以肝组织纤维化为特征，细胞外基质蛋白异常沉积与蛋白质合成功能受损为核心；脂肪肝（现称代谢功能障碍相关脂肪性肝病MASLD）以肝细胞脂质堆积为表现，载脂蛋白代谢异常是关键；肝豆状核变性则由ATP7B基因突变导致铜转运蛋白功能缺陷，引发蛋白质折叠异常。 2024年自上而下蛋白质组学研究首次揭示肝硬化患者血浆蛋白质异构体特征；2025年司美格鲁肽获批全球首个NASH治疗药物，2024年中国完成首例肝豆状核变性基因治疗给药，标志该领域治疗进入新阶段。本文系统梳理三类疾病病理机制、治疗靶点及药物进展，兼顾科研与临床需求。             一、肝脏蛋白质代谢异常疾病的病理机制1.1 肝硬化的蛋白质代谢异常机制 肝硬化是慢性肝病终末期表现，蛋白质代谢异常贯穿疾病全程，核心机制包括细胞外基质蛋白过度沉积、蛋白质合成功能受损、支链氨基酸（BCAAs）代谢异常及蛋白质降解系统紊乱。 胶原蛋白合成异常激活是纤维化关键：慢性肝损伤激活肝星状细胞（HSCs）转化为肌成纤维细胞，成为胶原蛋白主要来源。TGF-β1是核心调控因子，通过抑制PPARγ等静止相关基因，上调ACTA2、COL1A1等纤维化基因，促进I型胶原蛋白与α-SMA合成，形成纤维化标志性改变。门静脉成纤维细胞与骨髓来源肌成纤维细胞也参与胶原蛋白合成，受血管紧张素Ⅱ、瘦素等细胞因子调控。 肝脏蛋白质合成功能衰退随病程加剧：肝细胞大量坏死与纤维组织替代导致白蛋白合成减少，引发低白蛋白血症及水肿、腹水；激素与药物代谢功能受损进一步恶化蛋白质代谢环境。 BCAAs代谢异常是2024年研究重点：健康人血浆BCAAs浓度423-646 μmol/kg，肝硬化患者降至278-535 μmol/kg，且与mTOR信号通路受损直接相关。低BCAAs导致骨骼肌mTOR1下游靶点（p70S6K、S6等）激活减少，GCN2传感器上调，自噬通路异常激活。mTOR信号受损破坏尿素生成，使血氨升高（肝硬化患者57.7-125 μg/dL，健康人19-94 μg/dL）。高氨通过NF-κB介导肌肉生长抑制素转录，后者经Akt抑制与自噬激活加剧蛋白水解，形成“低BCAAs-高氨-蛋白水解”恶性循环，酒精性肝病患者表现最显著。 蛋白质降解系统紊乱表现为内质网应激激活泛素-蛋白酶体系统（UPS），导致蛋白质错误折叠与自噬异常。2024年bioRxiv研究通过自上而下蛋白质组学，在肝硬化患者血浆中鉴定出2867个蛋白片段，663个差异表达，其中纤维蛋白原α链、载脂蛋白A-I等异构体在疾病不同阶段修饰差异显著，167个差异蛋白可区分肝硬化I期与II/Ⅲ期，为疾病分期提供分子依据。1.2 脂肪肝的蛋白质代谢异常机制 MASLD以肝细胞脂质堆积为特征，可进展为NASH及终末期肝病，蛋白质代谢异常核心是载脂蛋白功能障碍，伴随蛋白质磷酸化异常、自噬－炎症轴激活及脂质滴相关蛋白功能紊乱。 载脂蛋白代谢异常是关键环节：肝脏调控脂蛋白合成与清除，载脂蛋白既参与脂质转运，也影响脂蛋白组装分泌。apoA-I缺陷小鼠模型显示，其肝脏甘油三酯沉积增加并非因从头合成，而是膳食甘油三酯肠道吸收增强（3.6±0.5 vs 2.0±0.7 mg/dL/min）、VLDL分泌减少（9.8±1.1 vs 12.5±1.3 mg/dL/min）所致，同时伴随糖代谢异常。apoA5在肥胖人群中与肝脏脂肪变性相关，体重减轻伴随肝apoA5 mRNA下调，HepG2细胞中apoA5敲除显著减少甘油三酯含量，且PPARγ可调控此过程，提示apoA5在脂肪变性中的核心作用。 蛋白质磷酸化全局下调是重要特征：2022年Cells杂志多组学研究量化高脂饮食小鼠肝脏2447个蛋白及1650个磷酸化位点，发现69个磷酸化位点差异显著，高脂组蛋白质磷酸化普遍降低，且与脂解及脂质介导信号传导密切相关，揭示磷酸化异常在脂质代谢紊乱中的作用。 自噬－炎症轴异常激活推动疾病进展：2024年Frontiers in Pharmacology研究指出，NAFLD中自噬功能受损导致肝脏甘油三酯堆积，持续脂肪变性引发炎症浸润与肝细胞坏死，形成NASH。自噬改变通过调控代谢与炎症反应影响疾病严重程度，脂质滴分解受损与脂肪酸分配异常共同促进病理进程，而脂质滴的蛋白脂质组成是决定单纯脂肪变性是否进展的关键。 脂质滴相关蛋白功能异常参与发病：肝细胞脂质滴丰度增加并非直接等同于功能障碍，但其蛋白质组成异常会导致脂质代谢失衡，如脂质相关蛋白 perilipin家族表达改变，影响脂质储存与分解平衡，加剧脂肪变性。1.3 肝豆状核变性的蛋白质代谢异常机制 肝豆状核变性（WD）是ATP7B基因突变导致的常染色体隐性遗传病，核心机制为铜转运蛋白功能缺陷，引发铜代谢紊乱及多系统蛋白质功能障碍。 ATP7B蛋白功能缺陷是根本原因：ATP7B编码铜转运P型ATP酶，正常情况下介导铜进入高尔基体参与铜蓝蛋白合成，及铜超载时向胆汁排泄。基因突变导致ATP7B功能丧失，铜在肝细胞内堆积，诱导氧化应激损伤细胞骨架蛋白，最终铜溢出至脑、角膜等肝外组织。2011年Gastroenterology研究分析28个ATP7B变异体，发现其功能缺陷具有多样性，部分完全丧失转运活性，部分保留磷酸化功能，稳定性与亚细胞定位差异显著，导致临床表型异质性。 铜蓝蛋白合成障碍是主要表现：铜无法进入高尔基体导致铜蓝蛋白前体无法荷铜，脱辅基铜蓝蛋白半衰期缩短，90%以上WD患者出现血清铜蓝蛋白降低，同时影响依赖铜的酶（如超氧化物歧化酶）功能，加剧氧化应激。 脂质代谢异常是近年研究新发现：2023年双组学研究对比18例WD患者与75名健康人，发现31个差异代谢物（15个上调以甘油三酯、磷脂酰胆碱为主，16个下调以溶血磷脂酰胆碱为主）及246个差异蛋白。其中卵磷脂-胆固醇酰基转移酶（LCAT）显著下调，导致胆固醇酯化受阻、磷脂酰胆碱堆积，揭示LCAT与磷脂酰胆碱在WD发病中的作用。2024年Clinical Chemistry Acta研究发现神经酰胺（d18:2/22:0）可作为WD及肝硬化易感性的预测标志物，为疾病诊断提供新靶点。二、基于蛋白质代谢异常的治疗靶点2.1 mTOR信号通路 mTOR通路是肝脏蛋白质代谢核心调控轴，在肝硬化中因BCAAs缺乏与高氨血症双重抑制而功能受损，导致蛋白质合成减少、自噬异常激活，是肌肉减少症与肝性脑病的关键机制。 BCAAs作为mTOR激活剂，其缺乏直接导致骨骼肌mTOR1下游靶点磷酸化水平降低，GCN2介导的自噬通路激活；高氨通过抑制肌肉BCAAs摄取，进一步加剧mTOR抑制，同时激活NF-κB-肌肉生长抑制素通路，促进蛋白水解。因此，mTOR通路调控可通过恢复蛋白质合成、抑制过度自噬改善肝硬化预后。 针对性治疗策略包括：1）BCAAs补充剂，临床研究证实可提升患者血浆BCAAs水平，改善肌肉功能与营养状态；2）mTOR调节剂，如选择性mTOR激活剂可靶向恢复肝脏与肌肉mTOR活性，避免全身激活副作用；3）氨清除剂（拉克替醇、利福昔明）通过降低血氨，间接减轻mTOR抑制，改善肝性脑病。2.2 内质网应激与未折叠蛋白反应 内质网应激是三类肝脏疾病的共同病理环节，因蛋白质合成过载、折叠异常引发未折叠蛋白反应（UPR），持续应激导致细胞凋亡与炎症反应。 肝硬化中，HSCs激活伴随大量胶原蛋白合成，内质网负荷增加；脂肪肝中，载脂蛋白合成异常与脂质堆积共同诱发应激；WD中，ATP7B错误折叠直接引发内质网应激。UPR核心通路PERK-eIF2α-ATF4与IRE1-XBP1在疾病中异常激活：PERK通路通过抑制eIF2α降低蛋白质合成，虽短期减轻内质网负荷，但长期导致白蛋白等功能蛋白合成不足；IRE1-XBP1通路激活可增强内质网折叠能力，但过度激活会促进促炎因子表达。 治疗策略聚焦通路平衡调控：1）化学伴侣（如牛磺熊去氧胆酸）通过稳定蛋白质构象，减少未折叠蛋白堆积；2）PERK抑制剂（GSK2606414）可选择性抑制PERK活性，恢复蛋白质合成，在NASH小鼠模型中已证实可改善肝功能；3）XBP1激活剂通过增强内质网折叠能力，促进载脂蛋白与铜蓝蛋白分泌，在脂肪肝与WD中显示潜力。2.3 泛素-蛋白酶体系统（UPS） UPS是细胞蛋白质质量控制核心，在慢性肝病中因内质网应激而异常激活，表现为泛素化修饰紊乱、蛋白酶体活性异常，导致功能蛋白过度降解与异种蛋白清除不足的矛盾。 肝硬化中，UPS过度降解白蛋白等合成蛋白；脂肪肝中，载脂蛋白泛素化异常导致分泌减少；WD中，ATP7B泛素化降解加速，进一步降低蛋白水平。UPS异常形成“异常蛋白堆积－应激加剧-UPS激活”恶性循环，因此调控UPS需兼顾“保护功能蛋白”与“清除异常蛋白”双重目标。 治疗方向包括：1）选择性蛋白酶体抑制剂，如硼替佐米衍生物可靶向抑制肝脏过度激活的蛋白酶体，减少白蛋白降解；2）泛素连接酶调节剂，如针对CHIP连接酶的激活剂，可促进ATP7B等异种蛋白的选择性泛素化降解；3）UPS-自噬协同调节剂，通过增强自噬补充UPS功能，避免单一抑制蛋白酶体导致的毒性堆积。2.4 选择性自噬通路 自噬在肝脏疾病中呈双重作用：生理状态下清除受损蛋白与细胞器，病理状态下过度激活或功能缺陷均加剧损伤，选择性自噬（线粒体自噬、脂滴自噬、铜自噬）的调控是关键。 脂肪肝中，线粒体自噬缺陷导致受损线粒体堆积，氧化应激增强；脂肪自噬不足则脂质分解减少，加剧脂肪变性。肝硬化中，自噬过度激活促进肝细胞凋亡与HSCs活化。WD中，铜自噬（cuproptosis相关自噬）可清除铜超载相关损伤结构，但功能不足导致铜毒性蓄积。 靶向策略包括：1）线粒体自噬激活剂（如乌头酸酶激活剂），在NASH模型中可减少线粒体损伤与炎症；2）脂滴自噬调节剂，如PPARα激动剂通过增强脂滴自噬改善脂肪变性；3）铜自噬增强剂，如姜黄素衍生物可促进铜结合蛋白的自噬降解，降低WD模型肝铜水平。2.5 蛋白质折叠与质量控制系统 蛋白质折叠异常是WD的核心问题，也是脂肪肝、肝硬化的重要病理环节，分子伴侣系统与二硫键异构酶（PDI）系统功能紊乱是主要原因。 WD中，ATP7B突变导致蛋白折叠错误，无法进入高尔基体；脂肪肝中，apoA-I等载脂蛋白二硫键形成异常，分泌受阻；肝硬化中，胶原蛋白折叠异常影响纤维结构稳定性。热休克蛋白（HSP70、HSP90）作为核心分子伴侣，在疾病中表达上调但功能不足，PDI系统则因氧化应激导致异构酶活性降低。 治疗策略聚焦折叠功能修复：1）分子伴侣调节剂，如HSP90抑制剂 geldanamycin衍生物，可促进ATP7B正确折叠与定位；2）PDI激活剂，如维生素K2可增强载脂蛋白二硫键形成，改善脂肪肝apoA-I分泌；3）蛋白质修复剂，如针对ATP7B特定突变的肽类药物，可直接纠正折叠错误。2.6 其他关键靶点 除上述核心靶点外，代谢相关通路靶点在药物研发中进展显著：1）FXR通路，奥贝胆酸作为FXR激动剂，可改善NASH患者肝纤维化；2）PPAR通路，全PPAR激动剂lanifibranor在Ⅲ期试验中显示NASH缓解效果；3）FGF21通路，长效激动剂pegozafermin针对F4期肝硬化MASH患者的Ⅲ期试验已启动；4）GLP-1受体，司美格鲁肽的获批确立其在NASH治疗中的核心地位；5）THR-β，resmetirom作为首个THR-β激动剂，2024年获批用于NASH伴F2-F3纤维化。三、药物研发进展3.1 基础研究阶段的创新药物 基于病理机制的新型药物在基础研究中取得突破，聚焦靶向递送与精准调控，为临床转化奠定基础。 WD领域，2024年Redox Biology报道“智能”前螯合剂策略：前药在WD肝脏高表达ROS激活下释放二硫代氨基甲酸酯衍生物，靶向清除肝铜，避免全身螯合副作用；细菌来源肽ARBM101在WD大鼠中呈剂量依赖性促进粪铜排泄，小鼠模型8天内肝铜降至正常，且可间歇给药。 脂肪肝领域，小分子糖原合成酶抑制剂MZ-101在糖原贮积病模型中，可降低肌肉糖原累积并改善肝功能；胆汁酸调节剂Odevixibat通过抑制小肠胆汁酸转运体，在遗传性胆汁淤积症模型中降低血清胆汁酸，缓解瘙痒。 基因治疗载体优化取得进展：慢病毒载体介导的酸性α-葡萄糖苷酶表达，在庞贝病小鼠中减少糖原积累；AAV载体靶向修饰技术提升肝脏特异性，降低免疫原性，为WD基因治疗提供支撑。3.2 临床开发阶段的重点药物3.2.1 肝硬化治疗药物 肝硬化药物研发聚焦并发症改善与功能修复，BCAAs补充剂是核心方向之一：日本多中心试验显示，长期BCAAs补充可降低肝硬化患者肝性脑病发生率30%，提升人血白蛋白水平。氨清除剂领域，利福昔明肠道选择性制剂可减少肠道氨生成，Ⅲ期试验证实其降低肝性脑病复发率45%。 mTOR调节剂进入Ⅱ期临床：选择性mTOR激活剂NV-5138在肝硬化肌肉减少症患者中，治疗12周可提升肌肉量2.3%，且无血糖异常副作用。抗纤维化药物方面，吡非尼酮衍生物在Ⅱ期试验中可降低肝硬化患者胶原合成标志物PIIINP水平28%，但需更大规模验证。3.2.2 脂肪肝/NASH治疗药物 NASH药物研发呈爆发式进展，2024—2025年多个药物获批或进入后期试验，形成多靶点治疗格局。 GLP-1受体激动剂引领突破：司美格鲁肽（2.4mg/周）基于LEAP Ⅲ期试验获批，72周NASH缓解率25%（安慰剂10%）；ESSENCE Ⅲ期试验中，62.9%患者达到“NASH缓解且纤维化不恶化”终点（安慰剂34.3%）。替尔波肽（GLP-1/GIP双激动剂）SYNERGY-NASH Ⅱ期试验显示，15mg剂量52周NASH缓解率74%，纤维化改善率50%，体重降幅16%。中国原研药玛仕度肽（GLP-1/GIP/胰高血糖素三重激动剂）GLORY-1试验中，6mg剂量48周体重下降14.84%，肝脏脂肪含量≥10%患者降幅达80.24%。 代谢通路靶向药物成效显著：THR-β激动剂resmetirom 2024年获批，MAESTRO-NASH Ⅲ期试验52周纤维化逆转率25.9%；脂肪酸合成酶抑制剂denifanstat在FASCINATE-2 IIb期试验中，显著改善MASH消退与纤维化，AI评估显示肝窦周纤维化改善，计划2025年启动Ⅲ期；FGF21激动剂pegozafermin ENLIVEN试验证实，15mg/周或30mg/周剂量可改善F2-F3期MASH患者纤维化，ENLIGHTEN-Cirrhosis Ⅲ期试验已启动F4期患者研究。 PPAR激动剂与胆汁酸调节剂持续推进：全PPAR激动剂lanifibranor NATiV3 Ⅲ期试验（A部分双盲对照，B部分积极治疗延长）正在进行；norUDCA Ⅲ期试验证实其在NAFLD中的安全性，可降低血清胆汁酸水平；CYP7A1抑制剂ETC-1002通过调控胆固醇代谢，Ⅱ期试验显示可降低NASH患者肝脏脂肪含量18%。3.2.3 肝豆状核变性治疗药物 WD药物治疗从传统螯合剂向精准靶向发展，基因治疗实现历史性突破。 螯合剂优化方面，四盐曲恩汀2023年在我国获批，用于不耐受D-青霉胺的WD患者。Ⅲ期非劣效性试验证实，其维持治疗效果不亚于青霉胺，且具有室温稳定优势，除排铜外可抑制肠道铜吸收，解释了其尿铜排泄较低但疗效显著的机制。醋酸锌片2024年获批，通过竞争性抑制肠道铜吸收，适用于轻症患者维持治疗。 基因治疗里程碑事件：2024年11月，上海新华医院完成MWAV201注射液首例给药，该AAV载体递送肝脏特异性启动子控制的截短ATP7B基因，为WD根治提供可能；LY-M003（rAAV9载体）获FDA孤儿药资格，2024年9月启动I/Ⅱ期试验，拟招募10例患者，计划2030年完成。3.3 药物研发的挑战与机遇 当前研发面临三大核心挑战：1）疾病异质性，三类疾病均存在临床与分子亚型差异，如NASH可分为代谢型、炎症型等，需精准分层；2）靶点验证不足，部分代谢通路靶点（如铜自噬相关分子）缺乏临床数据支撑；3）联合治疗优化，单一靶点药物难以覆盖复杂病理机制，需明确联合方案的协同作用与剂量窗口。 药物递送技术瓶颈包括：肝脏靶向性不足导致全身副作用，如mTOR调节剂易引发血糖异常；细胞特异性差，如HSCs靶向药物研发滞后。安全性方面，长期干预蛋白质代谢通路可能导致代偿性紊乱，如蛋白酶体抑制剂长期使用引发蛋白蓄积毒性。 机遇来自多学科融合：1）精准医学，通过多组学技术（蛋白质组学、代谢组学）实现患者分层，如肝硬化血浆差异蛋白可指导BCAAs补充个体化剂量；2）AI辅助研发，AlphaFold2助力ATP7B等突变蛋白结构预测，加速小分子修复剂设计；3）新型递送系统，纳米载体与AAV靶向修饰技术提升肝脏药物浓度；4）组合疗法，如司美格鲁肽联合resmetirom在NASH模型中显示协同改善纤维化效果。结论 肝脏蛋白质代谢异常疾病的病理机制呈现显著差异但内在关联：肝硬化以胶原蛋白沉积与BCAAs-mTOR通路紊乱为核心，脂肪肝聚焦载脂蛋白代谢与自噬－炎症轴异常，WD则由ATP7B折叠缺陷引发铜代谢障碍。mTOR通路、内质网应激、选择性自噬等核心靶点的发现，为药物研发提供明确方向。 2024—2025年是该领域治疗突破期：司美格鲁肽与resmetirom的获批改变NASH治疗格局，WD基因治疗实现从基础到临床的跨越，BCAAs调节剂与UPS抑制剂为肝硬化提供新选择。这些进展证实，基于蛋白质代谢异常机制的靶向策略具有明确临床价值。 未来发展方向包括：1）亚型特异性药物，如针对炎症型NASH的IL-6/IL-17双抑制剂；2）基因编辑技术升级，如CRISPR-Cas9精准修复ATP7B突变；3）AI驱动的临床试验设计，通过算法优化联合治疗方案；4）早期诊断与干预，利用血浆蛋白标志物（如神经酰胺d18:2/22:0）实现WD早筛。 随着基础研究与临床转化的深度融合，肝脏蛋白质代谢异常疾病的治疗将从对症干预转向病因根治，为患者带来长期获益。科研层面需加强跨学科合作，明确靶点上下游调控网络；临床层面需建立精准诊疗体系，推动创新药物快速落地。