肝性脑病（hepatic encephalopathy，HE）发生于急慢性化学毒物或肝炎病毒等引起的肝病患者，其以认知障碍、帕金森症以及精神行为异常为主要临床症状。HE以血氨代谢物紊乱等病理生理机制为基础，但是否通过外周炎症影响中枢神经系统损伤的机制尚不明确。富含亮氨酸重复序列激酶2（leucine-rich repeat kinase 2，LRRK2）作为一种复杂的GTP激酶，在外周与中枢免疫细胞如小胶质细胞高度表达，并参与外周和神经免疫炎症与自噬稳态调控 [1,2]。LRRK2是帕金森病最常见的致病和风险基因，也是克隆氏病等炎症性肠病的风险基因。但LRRK2在外周肝脏的作用，尤其是肝性脑病发病的免疫学机制尚不明确。
近日，福建医科大学潘晓东教授团队与李丹教授团队在《Journal of Neuroinflammation》杂志发表题为“Deficiency of leucine-rich repeat kinase 2 aggravates thioacetamide-induced acute liver failure and hepatic encephalopathy in mice” 的最新研究成果。该工作在硫代乙酰胺（thioacetamide，TAA）诱导的肝性脑病（HE）小鼠模型中研究了LRRK2基因缺失和LRRK2酶过度活化对于急性肝衰竭（acute liver failure，ALF）和HE的影响。结果发现，注射TAA后，LRRK2异常表达加重了HE小鼠的肝脏炎症和致死率，以LRRK2基因缺失最为严重。Lrrk2基因缺失组血氨和促炎细胞因子（IL-6、TNFα）显著升高，肝脏炎症/坏死加重、细胞自噬减少、溶酶体Rab10磷酸化异常。同时LRRK2异常表达促进了中枢神经系统小胶质细胞激活、前额叶皮层和海马组织的神经元丢失、神经突触囊泡传递紊乱和神经髓鞘结构明显受损。这些新发现也警示，目前临床正在研发的LRRK2抑制剂应用于中枢神经变性疾病的这一过程，其对肝脏的不良影响需要有足够的认识。
在TAA-HE小鼠模型中研究LRRK2基因缺失对于ALF和HE的影响。结果发现，与LRRK2突变（Lrrk2G2019S）（具有LRRK2异常增强的酶活性）组相比，LRRK2缺乏增加了TAA-HE小鼠的死亡率，同时明显加重其神经功能障碍（图1），包括：运动协调能力、后肢体伸展能力等。
图1 小鼠的生存与神经功能和行为学评估
研究着重探讨了LRRK2对于HE小鼠重要靶器官功能的影响及外周和中枢炎症反应情况。肝组织的病理可见LRRK2缺失加重了HE小鼠肝脏的急性炎症和坏死（图2）。进一步研究证实，LRRK2缺失下HE小鼠组织和外周血循环的炎症因子显著增加、血氨水平升高，以及进一步阐明LRRK2通过促进巨噬细胞活化（CD68强阳性）和肝脏募集与炎症因子的释放（IL-6、TNFα）参与了ALF和HE的发生（图5）。有趣的是，LRRK2对于HE小鼠的脑损伤产生了多样化影响。尽管突触囊泡运输被破坏（图4），LRRK2缺失在一定程度上通过小胶质细胞功能调控了中枢炎症（图6），减轻了神经元丢失（图3）和髓鞘化（图4）。结合既往的研究所发现，LRRK2在巨噬细胞、单核细胞和中性粒细胞中高表达所具有的调节免疫应答的潜在作用[3]，该研究工作首次提出LRRK2通过不同的炎症调节机制影响HE小鼠的中枢和外周系统，而中枢神经系统潜在的免疫豁免和保护机制提示，LRRK2通过外周系统影响TAA-HE模型的全身免疫炎症反应占更大优势。
图2 肝脏病理生理变化
图3 脑组织尼氏染色的神经元损害分析
图4 纹状体和前额叶皮层脑组织有髓轴突、髓鞘再生分布、神经突触结构的电镜形态学特征
图5 外周循环、肝脏、脑组织中炎性因子的表达谱改变
图6 脑组织小胶质细胞活化情况
过去针对LRRK2的自噬抑制/促进作用机制尚存争议。本研究进一步探讨了LRRK2对于HE小鼠自噬稳态的调控作用，观察到LRRK2缺乏干扰TAA-HE小鼠的Rab10磷酸化和自噬-溶酶体途径（图7）。结果提示，抑制自噬流损害其对肝脏急性炎症的保护作用，而LRRK2的缺失导致HE小鼠自噬-溶酶体途径的严重阻断，提示LRRK2分子正常化在肝脏中的重要作用。
图7 自噬相关基因的表达及其肝内标志物共定位
文章结论与讨论，启发与展望
综上所述，该工作发现了LRRK2通过外周免疫在肝脏-脑免疫炎症轴之间的强关联，首次发现了LRRK2异常表达对于TAA诱导小鼠ALF和HE的影响。研究结果发现了LRRK2异常的HE小鼠外周血和肝脏炎症反应加重，导致脑内免疫炎症异常、小胶质细胞激活以及神经髓鞘和突触损伤，最终引起小鼠神经功能和行为异常等肝性脑病的发生，其机制还与自噬-溶酶体信号途径密切相关。该工作阐明了LRRK2引起肝性脑病的关键致病作用机理，也补充关于外周（肝脏）和中枢免疫细胞包括小胶质细胞、单核吞噬细胞系统的LRRK2的生理功能和机制。鉴于LRRK2在调控HE肝-脑免疫反应中的重要作用，在评估新型LRRK2抑制剂靶向修饰治疗的适应症及毒性反应时，尤其关注和监测对肝脏的毒副作用。
原文链接：https://jneuroinflammation.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12974-024-03125-4
福建医科大学附属协和医院消化内科的李丹教授为本文的第一和共同通讯作者，林琳博士、余淑芳、郭洁如硕士为本文的共同第一作者。福建医科大学附属协和医院神经内科的潘晓东教授为本文的通讯作者。