肝臟是人體重要的代謝器官，其功能複雜且多樣，而這些功能並非均勻分佈在整個肝臟中，而是呈現出明顯的「分區」現象。長期以來，科學家們對肝臟分區的分子機制知之甚少。近期，一項發表於頂尖期刊的研究，利用單細胞蛋白質體學技術，以前所未有的精細程度揭示了人類肝臟分區的蛋白質表達圖譜，為理解肝臟生理功能和疾病機制提供了新的視角。
肝臟分區：一個長期存在的謎題
肝臟由數百萬個肝細胞組成，這些肝細胞並非完全相同，而是根據其在肝小葉中的位置，表現出不同的基因和蛋白質表達模式。這種分區現象影響著肝臟的代謝、解毒和免疫功能。例如，位於肝小葉周圍（門靜脈區）的肝細胞主要負責葡萄糖的攝取和合成，而位於肝小葉中心（中央靜脈區）的肝細胞則主要負責解毒和膽汁酸的代謝。
然而，傳統的研究方法，如組織染色和批量RNA測序，無法解析單個細胞的蛋白質表達譜，因此難以深入研究肝臟分區的分子機制。
單細胞蛋白質體學：一把解鎖謎題的鑰匙
單細胞蛋白質體學技術的出現，為研究肝臟分區提供了新的工具。這項技術能夠精確測量單個細胞中數千種蛋白質的表達水平，從而揭示細胞之間的異質性和功能差異。
在這項最新的研究中，研究人員利用高靈敏度的單細胞蛋白質體學平台，分析了來自多個健康人類肝臟樣本的數千個肝細胞。他們發現，肝細胞的蛋白質表達模式呈現出明顯的分區特徵，並且這種分區模式與肝臟的代謝和解毒功能密切相關。
數據揭示的關鍵發現
研究數據顯示，位於肝小葉周圍的肝細胞，表現出較高水平的葡萄糖代謝酶（如葡萄糖激酶和磷酸果糖激酶）和氨基酸代謝酶（如谷氨酰胺合成酶）。這些酶的表達水平與肝臟的葡萄糖和氨基酸代謝功能相符。
另一方面，位於肝小葉中心的肝細胞，則表現出較高水平的解毒酶（如細胞色素P450酶）和膽汁酸代謝酶（如膽汁酸合成酶）。這些酶的表達水平與肝臟的解毒和膽汁酸代謝功能相符。
此外，研究人員還發現，一些蛋白質的表達模式並非簡單地呈現出周圍高中心低的梯度分佈，而是呈現出更複雜的模式。例如，一些參與免疫調節的蛋白質，在肝小葉的特定區域表現出高表達，表明肝臟的免疫功能也存在分區現象。
臨床意義與未來展望
這項研究不僅揭示了人類肝臟分區的蛋白質表達圖譜，也為理解肝臟疾病的發病機制提供了新的線索。例如，在非酒精性脂肪性肝炎（NASH）等肝臟疾病中，肝臟分區的正常模式會發生紊亂，導致肝細胞功能異常和肝臟損傷。
未來，研究人員可以利用單細胞蛋白質體學技術，研究肝臟疾病中肝臟分區的變化，從而開發更有效的診斷和治療方法。此外，單細胞蛋白質體學還可以應用於其他器官的研究，揭示更多組織和器官的功能分區奧秘。
總結與研判
這項研究利用單細胞蛋白質體學技術，以前所未有的精細程度揭示了人類肝臟分區的蛋白質表達圖譜，為理解肝臟生理功能和疾病機制提供了重要的基礎。研究數據不僅證實了肝臟分區現象的存在，也揭示了肝臟分區與代謝、解毒和免疫功能之間的密切關係。儘管這項研究取得了顯著的進展，但仍有許多問題需要進一步研究，例如肝臟分區的調控機制，以及肝臟分區在不同疾病中的變化。可以預見的是，隨著單細胞蛋白質體學技術的發展，我們將對肝臟的複雜功能有更深入的理解，並最終開發出更有效的肝臟疾病治療方法。
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原始資料來源: GO-AI-6號機 Date: February 27, 2026