《Clinical Pharmacology & Therapeutics》：Unveiling Hepatic Protein Alterations in Neonatal and Infant Biliary Atresia
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本文综述了胆道闭锁（BA）对新生儿及婴儿肝脏关键药物代谢酶与转运蛋白表达的影响。研究利用定量全局蛋白质组学技术，首次系统揭示了BA患儿肝脏中多种CYP、UGT酶及转运蛋白（如ABC、SLC家族）存在显著而非均一的变化。这些发现挑战了BA患儿肝脏代谢能力普遍降低的假设，强调了疾病特异性评估对优化给药策略的紧迫性，并为构建针对此罕见儿科肝病的生理药动学（PBPK）模型提供了关键的系统数据输入。
引言
肝脏在药物的代谢、生物利用度和胆汁排泄中扮演着核心角色。肝酶和转运蛋白的表达与活性变化，结合肝血流量、血浆蛋白结合及胆汁排泄等因素，可显著改变药动学，尤其在肝病患者中。目前，基于生理的药动学（PBPK）建模正越来越多地用于支持儿科药物剂量确定，但其在胆道闭锁（BA）这类罕见儿科肝病中的应用，因缺乏系统数据而受限。BA是一种罕见肝病，通常在出生后2-8周内出现，以胆道炎性梗阻为特征，可迅速进展为肝硬化和终末期肝病。尽管BA常与肝功能受损相关联，但最近的转录组学和蛋白质组学数据，包括本研究团队的数据表明，这并不普遍意味着肝脏代谢能力的降低。实际上，研究显示BA肝脏中多种药物代谢酶和转运蛋白的表达显著增加，提示肝脏功能可能是选择性改变而非整体下降。本研究旨在量化BA新生儿和婴儿肝脏组织中关键药物代谢酶和转运蛋白的丰度。
材料与方法
研究使用了来自BA患者（新生儿n=13，婴儿n=12）的肝脏组织，均在Kasai肝门肠吻合术中获得，以及来自年龄匹配的对照组、非肝病相关组织样本（n=19，新生儿13，婴儿6）。所有样本均采用相同的方案处理，并行分析。研究采用基于总蛋白法（TPA）的无标记定量蛋白质组学分析，通过液相色谱串联质谱（LC-MS/MS）对目标蛋白质进行鉴定和定量。统计分析采用Mann-Whitney U检验比较疾病组与对照组间的差异。
结果
总体概况
研究量化了与药物代谢和处置相关的24种CYP酶、9种UGT酶、10种ABC转运蛋白和9种SLC转运蛋白。与对照组相比，大多数BA样本中这些蛋白质的总体表达较高。
新生儿对照组与BA组肝脏中CYP酶的表达
蛋白质表达数据显示，在多种酶中，BA组与对照组之间在表达量和统计学显著性上均存在显著差异。总体而言，BA组的平均表达水平明显高于对照组，其中CYP2C9、CYP3A4和CYP2E1的平均差异尤为显著。CYP2A6、CYP2E1、CYP2J2、CYP4F2、CYP4V2、CYP7B1和CYP27A1在组间差异更显著（P< 0.0001）。在倍数变化方面，CYP2A6（> 17倍）、CYP2B6、CYP2E1（> 6倍）和CYP4F2（> 8倍）在BA组表达更高。相反，CYP4F11、CYP20A1和CYP39A1在对照组中表达更高，BA肝脏中表达降低或检测不到。这种与其他酶相反的趋势突显了BA可能抑制某些酶（如CYP4F11），同时上调或维持其他CYP4F酶的表达。
婴儿对照组与BA组肝脏中CYP酶的差异表达
CYP2A6、CYP2C8、CYP2C9和CYP2C9* (rs3758581) 在婴儿BA肝脏中表达更高。例如，CYP2A6表达范围从对照组的0.1–1.4 pmol/mg蛋白上升到BA肝脏的2.1–19.9 pmol/mg蛋白。相反，CYP2C19表达显著降低，平均表达水平从对照组的8.25 ± 8.49 pmol/mg蛋白降至BA组的2.1 ± 2.29 pmol/mg蛋白。CYP4F11和CYP3A4在两种条件下表达相似。这些发现表明，BA可能导致特定CYP酶表达增加，同时抑制其他酶。
新生儿和婴儿对照组与BA组肝脏中UDP-葡萄糖醛酸转移酶（UGT）的表达
UGT酶表达的分析结果与CYP酶观察到的相似，BA肝脏中的水平显著高于其各自的对照组。例如，UGT1A1在BA新生儿中的平均表达量约为对照组的六倍，在BA婴儿中约为三倍。同样，UGT2B7在BA新生儿中表达高16倍，在BA婴儿中高8倍，而UGT1A4在新生儿和婴儿中分别高11倍和6倍。变异系数（CV）在BA新生儿中对于UGT1A1和UGT2B7等酶通常较低，表明表达更一致。这些结果突显了BA条件下UGT表达持续升高。
疾病组与对照组间转运蛋白表达的对比
研究检测了10种ABC转运蛋白和10种SLC的表达。大多数这些蛋白质丰度较低。ABCA6和ABCF1在两个BA年龄组中均显示更高表达，分别约为5倍和> 50倍，表明跨发育阶段的一致模式。ABCA3在两个BA组中均未检测到表达。此外，在年龄组间，ABCA8、ABCB6和ABCB7的表达数据未观察到差异。这些发现突显了特定ABC转运蛋白，特别是ABCF1和PMP70（ABCD3），在BA条件下在两个组中表达显著增加，反映了对疾病的适应性变化。PMP70表达在大多数组中显示出显著的个体间变异性。
新生儿肝脏中SLC的表达在不同靶点间表现出相当大的变异性。当比较对照组与BA组的倍数差异时，B3AT/SLC4A1、ADT1/SLC25A4和S27A5/SLC27A5在BA中显著降低（分别为34倍、4倍和3.8倍），而大多数其他转运蛋白表现出微小差异。这表明，虽然转运蛋白改变的一般趋势是一致的，但这些差异的程度可能是年龄依赖性的，反映了发育变化或疾病随时间的进展。
BA新生儿和婴儿相对于对照组酶和转运蛋白丰度的相对差异
新生儿和婴儿BA患者相对于各自对照组的中位蛋白质丰度的相对差异以倍数变化数据显示。最显著的变化出现在CYP酶中，其中新生儿持续显示出比婴儿更高的疾病-健康比率。CYP2A6、CYP2J2、CYP2E1和CYP7B1在新生儿中表现出最高的表达差异，与对照组相比倍数变化超过15倍。大多数CYP酶（CYP3A4、CYP2C8和CYP2E1）在新生儿中显示出中度到高度的表达变化，而婴儿通常对相同的酶表现出较低的表达。在婴儿BA患者中，CYP2C18、CYP2C19、CYP3A5和CYP20A1的中位表达持续低于对照组。这表明婴儿BA患者的表达比率普遍较低，与新生儿的模式形成对比，在新生儿中，CYP酶水平（CYP20A1除外）主要升高至对照水平以上。1 indicate higher protein abundance in BA livers; values < 1 indicate reduced abundance.">
BA与对照组肝脏中CYP和UGT酶在新生儿和婴儿中的分布
饼图显示，CYP酶分布在年龄组和疾病间存在显著差异。CYP3A7在新生儿中仍占主导地位，而CYP3A4在婴儿中增加。BA条件改变了几种CYP亚型的相对丰度。UGT2B15、UGT2B4和UGT1A1是所有组中的主要亚型。BA相关变化包括UGT2B15比例减少，以及UGT2B7和多态性UGT2B15 D85Y变体比例增加。
BA与对照组肝脏中ABC转运蛋白和SLC在新生儿和婴儿中的分布
BA条件导致ABCF1表达显著增加，同时PMP70（ABCD3）减少，改变了新生儿和婴儿肝脏的转运蛋白谱。在新生儿和婴儿对照组之间也观察到了发育差异。SLC25A5成为新生儿和婴儿BA肝脏中的主要转运蛋白，并观察到疾病和年龄相关的SLC表达模式变化。
讨论
该研究首次利用一组独特的BA新生儿和婴儿肝脏样本，揭示了罕见疾病中肝脏药物代谢酶和转运蛋白的变化。最重要的发现与BA中蛋白质表达变化的不均一性有关，其中一些蛋白质相对于对照组表达更高，另一些则更低或没有差异。这些变化对药物暴露有直接影响。例如，几种CYP酶，包括CYP2A6、CYP2B6、CYP2E1和CYP2C9，在BA新生儿中显著增加（高达17倍），与动物模型中观察到的表达减少形成对比。类似地，UGT1A1、UGT2B4和UGT2B7显示高达16倍的增加，提示葡萄糖醛酸化增强和药物清除潜力增加。ABCF1的46倍急剧增加和MRP6的3倍增加，以及SLC转运蛋白（SLC4A1、SLC25A4、SLC27A5）表达的减少，表明药物转运发生改变，可能影响肝脏药物摄取和外排。此外，CYP4F11、CYP20A1和CYP2C19等酶显示表达减少。这些酶和转运蛋白表达的变化对BA患者的给药有直接影响：转运蛋白活性降低可能导致细胞内药物浓度降低，而外排转运蛋白（如MRP6）的下调可能导致细胞内蓄积，潜在增强毒性。酶水平的改变可导致药物代谢和清除的不可预测变化。因此，基于健康或成人参考群体的标准给药方案可能不适用于BA患者，需要仔细考虑，并在可能的情况下进行个体化剂量调整，以确保治疗效果并最小化不良事件风险。
BA对药物给药的假设性影响
尽管本研究基于体外蛋白质组学测量，但观察到的CYP和UGT酶丰度变化具有潜在的临床意义。具体而言，通路特异性酶的改变可能对BA常用药物的清除产生不同的影响，而非表明肝脏代谢的普遍降低。BA儿科患者用药通常限于术后预防性治疗和胆管炎治疗，包括抗生素（如阿莫西林-克拉维酸）以及镇痛药（如对乙酰氨基酚或吗啡）。阿莫西林-克拉维酸的代谢在肝脏中有限。大多数阿莫西林以原形经尿液排泄，肝脏代谢在大多数青霉素的生物转化中作用最小。克拉维酸由肝脏代谢，不涉及特定CYP酶，仅30-40%以原形经尿液排泄。因此，这些药物的剂量调整预期很小。然而，对乙酰氨基酚和吗啡主要在肝脏中由CYP和UGT酶代谢。对乙酰氨基酚通常用于治疗儿科疼痛和发热。肝功能受损患者的剂量调整通常设计为谨慎行事，因为潜在的毒性风险可能增加。
对乙酰氨基酚主要通过葡萄糖醛酸化和硫酸盐结合代谢为无毒和非活性代谢物。一小部分（5-9%）由CYP2E1代谢为N-乙酰-对-苯醌亚胺（NAPQI），一种有毒代谢物。虽然其产生量小，但若不能进一步有效代谢，则可导致肝毒性。在BA中，观察到CYP2E1表达显著增加（新生儿>6倍，婴儿中增加），而主要解毒途径UGT酶（如UGT1A1、UGT2B7）也大幅上调。这种变化可能意味着对乙酰氨基酚的葡萄糖醛酸化（解毒）能力增强，但同时其经CYP2E1转化为有毒代谢物的潜力也增加。净效应取决于这些相反通路的相对活性变化，凸显了在BA患者中使用对乙酰氨基酚时进行仔细监测和可能剂量调整的必要性，而不能简单地假设其清除率降低。
吗啡主要在肝脏中通过UGT2B7进行葡萄糖醛酸化代谢为活性代谢物吗啡-3-葡萄糖醛酸苷（M3G）和吗啡-6-葡萄糖醛酸苷（M6G）。本研究观察到BA中UGT2B7表达大幅增加（新生儿16倍，婴儿8倍）。这种上调可能导致吗啡清除率加快，从而可能降低其镇痛效果，需要更高剂量才能达到相同的全身暴露。然而，也需要考虑转运蛋白变化对药物分布的影响。
总的来说，本研究提供的蛋白质组学数据为在BA新生儿和婴儿中开发PBPK模型提供了必需的系统输入。这可以改进基于模型的给药策略，有助于优化这一脆弱患者群体的药物暴露，并最小化毒性。研究结果强调了对BA患者进行专门药动学研究的迫切需求，以实现精准给药。
