病毒性肝炎、酒精性肝病(ALD)、非酒精性脂肪性肝病、自身免疫性肝病(AILD)、肝衰竭及肝细胞癌(HCC)是我国常见的肝脏疾病。在这些疾病发生发展过程中，急/慢性肝脏炎症反应和肝细胞死亡基本伴随了从肝脏疾病形成到恶性进展，最终形成终末期肝脏疾病的全周期过程。病理改变直观表现为：肝实质内炎性反应、肝细胞变性死亡、胆汁淤滞、间质纤维组织增生、肝占位性病变、肝血管系统损害等。最早，学术界认为肝脏急/慢性炎症反应和肝细胞死亡是2个独立的病理学事件，随着研究的逐步深入，学者们开始发现肝脏急/慢性炎症反应的同时伴随大量肝细胞死亡。随即，掀起了细胞死亡模式的研究热潮，目前已发现的细胞死亡模型有：细胞凋亡、细胞坏死性凋亡、细胞铁死亡、细胞焦亡等[1]。

新近研究发现消皮素D(gasdermin D, GSDMD)在炎症反应效能放大及细胞焦亡过程中扮演重要角色，这与肝脏疾病慢性进展的主要病理特点高度吻合。GSDM蛋白家族是一种约50 kD的细胞溶质前蛋白，它具有N-末端效应器和C-末端调节结构域，C-末端结构域和约30 kD的N-末端效应器结合以自抑制构象维持GSDM前体[2]。家族蛋白在先天免疫及细胞死亡反应中起着调节因子作用。GSDMD介导最具特征的致炎性裂解细胞死亡模式是细胞焦亡[2]。细胞焦亡是裂解细胞死亡的形式，它允许释放潜在的免疫刺激分子，当细胞死亡被激活，这些细胞死亡会产生强烈的炎症反应[3]。细胞焦亡依赖于炎症小体介导的caspase-1激活，水解成两个片段，形成二聚体成为成熟的裂解caspase-1[4]。一方面，caspase-1切割GSDMD并导致GSDMD插入形成质膜孔，导致细胞内蛋白质释放、离子失代偿、水内流和细胞肿胀[5]。当通过蛋白水解释放时，gasdermin-N结构域与酸性磷脂结合，形成寡聚致死孔[3]，导致炎性分子释放和细胞焦亡。另一方面，caspase-1还将IL-1β和IL-18的前体裂解成为成熟的IL-1β和IL-18，它们通过GSDMD形成的孔释放出来，导致细胞焦亡。GSDMD被激活后形成细胞膜孔，释放促炎细胞因子和报警蛋白，破坏细胞膜的完整性。GSDMD可介导自身免疫性疾病、炎症性疾病及癌症等疾病。本文总结归纳GSDMD分别在病毒性肝炎、ALD、非酒精性脂肪性肝病、AILD、肝衰竭及HCC中的作用，详细分析了其在多种肝脏疾病病理进展所扮演重要角色，以期将GSDMD作为潜在的治疗靶点以阻断慢性肝病恶性进展，提供研究的重点方向和新的思路方向。

1.GSDMD的特性及基本特点

GSDMD属于gasdermin家族，该家族还包括GSDMA、GSDMB、GSDMC、GSDME和DFNB59[6]。除DFNB59外，所有gasdermin都是具有N端和C端双结构域结构[6]。gasdermin家族成员是一类孔隙蛋白，他们与感染性疾病、恶性肿瘤、炎症相关疾病的发生发展密切相关，GSDMD存在于胃肠道上皮细胞和免疫系统的前哨细胞、巨噬细胞和树突细胞中。GSDMD是先天免疫和细胞焦亡反应的调节因子，是caspase底物蛋白[2]。GSDMD在活细胞和体外发挥作用。在活细胞中，caspase-1切割GSDMD的N端部片段迅速靶向巨噬细胞的膜部分，并诱导形成质膜孔，促进IL-1β和IL-18释放，并诱导溶解性促炎细胞焦亡。IL-1β主要通过激活免疫细胞的活性而起到促炎作用，而IL-18是通过产生IFNγ促进炎症[7]。体外, caspase-1裁剪后重组GSDMD-N端片段和脂质体结合紧密并形成较大渗透孔。如果没有适当的激活，炎性caspase-1处于催化非活性前体形式，使GSDMD处于非活性形式。C端的过度表达会抑制膜中孔隙的形成。GSDMD-C对GSDMD-N有抑制作用，并且不需要连接区来抑制GSDMD-N。没有GSDMD的激活，孔形成活性和形成细胞焦亡会被抑制。如果不将前IL-1β或前IL-18切割，炎症反应会受到限制。整个的细胞焦亡其实就是包括前IL-1β、前IL-18和GSDMD切割，能够对局部组织产生显著的损伤。在内皮细胞中，GSDMD可以通过在LPS处理后释放线粒体DNA来激活CGA，有趣的是，当有细菌感染诱导的DNA损伤触发时，刺痛也可以激活GSDMD。

2.GSDMD在肝脏疾病中的作用

2.1   GSDMD与病毒性肝炎

病毒性肝炎分为甲型、乙型、丙型、丁型和戊型5种，其中超过80%的病毒性肝炎来自于乙型及丙型病毒感染[8-9]。肝炎病毒感染对人类生命健康产生严重不良影响，与此相关的急/慢性肝脏疾病呈现出高发病率和高死亡率的流行病学特点[10]。对于病毒性肝炎的临床治疗目前主要有：疫苗接种预防、抗病毒治疗、调节免疫等手段[11]，但控制肝脏慢性持续性炎症反应仍是临床最为棘手的难题。在炎症反应过程中，炎症小体激活后释放大量IL-1β，以应对某些病毒感染。此外，IL-1β水平与肝脏炎症严重程度有紧密关系，NLRP3激活后诱导IL-1β释放介导病毒性肝炎恶性进展。HCV病毒血症血浆诱导PBMC分泌炎性体细胞因子IL-1β和IL-18。在PBMC成分中，单核细胞是IL-18的主要来源。感染前，T淋巴细胞、B淋巴细胞和树突细胞不分泌任何明显的IL-18。值得注意的是，在受到病毒感染后，单核细胞衍生的巨噬细胞也分泌IL-18。HCV诱导的肝巨噬细胞产生IL-1β，患者血清IL-1β水平升高。Kupffer细胞作为IL-1β的主要细胞来源，Kupffer细胞产生的IL-1β与炎症反应增强有明显的正向关系[8]。NLRP3介导的单核细胞中IL-18释放可刺激IFNγ产生，进而提高肝炎病毒的耐药性。研究[12]表明，NLRP3作为肝细胞中的一种炎性体传感器，肝炎病毒感染激活NLRP3炎性小体，促使caspase-1切割GSDMD，导致GSDMD-N端释放，在细胞膜上形成孔隙，引发肝细胞焦亡，并促进炎症因子IL-1β和IL-18释放。以上结果表明，适度抑制GSDMD激活可为病毒性肝炎的临床治疗提供新思路和新方向。

2.2   GSDMD与ALD

ALD是全球最常见的慢性肝病类型，引起了社会的广泛关注[13]。ALD从酒精性脂肪肝发展为酒精性脂肪性肝炎，其特点是慢性肝脏炎症的形成与缓慢进展，并出现肝功能损害的临床表现[14]。ALD病因主要跟饮酒有关。数据[15]显示，在我国，ALD发病率已占总人口的2.3%~6.1%。小鼠在食用酒精后，在酒精诱导下，肝脏NLRP3炎性体被激活，触发Kupffer细胞衍生IL-1β并招募和激活自然杀伤T(iNKT)细胞，肝脏脂肪变性伴随着iNKT细胞数量和激活显著增加，促进肝脏炎症和中性粒细胞浸润，并诱导酒精性肝损伤，进而发展为ALD[16]。GSDMD在caspase11/4激活的下游诱导肝细胞焦亡，酒精性肝炎(AH)GSDMD也会以同样的路径被激活并诱导肝细胞焦亡，进而加重AH严重程度[17]。肝细胞特异性表达GSDMD会加重肝细胞溶解性死亡和多形核白细胞(polymorphonulear cells，PMN)浸润。有证据[14]表明，在急性ALD动物模型及患者的肝活检样本中可以检测到促炎细胞因子TNF和IL-6明显增高，主要由TLR4介导NF-κB激活后诱导其大量释放，加重AH患者病情。研究[17]表明，在AH小鼠肝巨噬细胞和肝细胞中检测到pro-GSDMD水平均明显升高，并在肝巨噬细胞检测到GSDMD切割形态和活化形式。由此可知，GSDMD激活促进ALD向AH进展，避免GSDMD高表达或者抑制GSDMD活化可以减弱肝脏脂肪变性、减轻肝脏炎症反应及肝损伤，以减缓ALD的发展进程。

2.3   GSDMD与非酒精性脂肪性肝病

非酒精性脂肪性肝病是一种与胰岛素抵抗和遗传易感性密切相关的获得性代谢应激肝损伤。它包括一系列的病理状况，比如：单纯性脂肪变性(NAFL)、非酒精性脂肪肝炎(NASH)、纤维化、肝硬化等，可进一步发展为肝癌及肝衰竭[18]。甘油三酯在肝细胞胞质中异常积聚是非酒精性脂肪性肝病的重要病理特征[19]。目前，全球大约有四分之一的人口患有非酒精性脂肪性肝病，预计今后10年非酒精性脂肪性肝病的患病率将增加到56%[20]。与非酒精性脂肪性肝病相关联的因素是饮食习惯、活动和社会经济，肥胖和饮酒是造成非酒精性脂肪性肝病的主要原因[21]。根据病因，目前对于非酒精性脂肪性肝病的治疗以减肥及改变生活方式为主[19]。从NAFL转变为NASH炎症反应起着关键作用[18]。促炎细胞因子IL-1β和IL-18高表达，可加速NASH炎症进展及细胞死亡[22]。在非酒精性脂肪性肝病肝组织中发现，NLRP3、GSDMD及IL-1β表达水平显著升高，炎性小体NLRP3高度活化，同时伴随肝组织纤维化进展[23]。

研究[24]发现，GSDMD及其介导的细胞焦亡片段GSDMD-N在非酒精性脂肪性肝病/NASH肝组织中表达上调，在NASH患者中肝脏GSDMD-N蛋白水平显著升高，明确了GSDMD通过控制细胞因子分泌，NF-κB激活以及脂肪生成，在NASH发病中起关键作用。另一项研究[7]表明，GSDMD在控制和释放促炎细胞因子方面发挥重要作用，GSDMD参与非酒精性脂肪性肝病的发展及进展为NASH的过程。再者，在非酒精性脂肪性肝病进展中，肝巨噬细胞中GSDMD表达显著上调；GSDMD轴通过调节肝巨噬细胞相关免疫，进而影响非酒精性脂肪性肝病疾病进展[25]。通过抑制caspase-8-GSDMD信号通路，可降低肝甘油三酯含量，从而起到缓解非酒精性脂肪性肝病病理进展作用。研究[26]显示，GSDMD基因敲除的非酒精性脂肪性肝病小鼠肝纤维化进展缓慢、炎症因子释放减少，过表达GSDMD这种抑制的效果被反转，出现大量切割活化的GSDMD-N和焦亡肝细胞。因此，GSDMD在非酒精性脂肪性肝病病理进展过程中承担着重要的角色，为了能使非酒精性脂肪性肝病的治疗全面化及多元化，GSDMD可为其治疗提供新的思路。

2.4   GSDMD与AILD

AILD是一种特殊类型的慢性肝病。AILD的三种形式分别是：自身免疫性肝炎(AIH)，原发性胆汁性肝硬化及原发性硬化性胆管炎。这三种形式均为较复杂的病理表现形式，由于它们多为遗传因素与环境因素共同作用的产物。大部分AIH患者有明显转氨酶升高的临床表现，这是门静脉炎症波及到肝细胞并出现肝损害的典型标志[27]。据不完全估计，AIH的发病率大约为十万分之一[28]。AILD主要是通过免疫抑制剂来治疗。尽管使用了免疫抑制剂，慢性肝炎仍可发展为肝硬化[28]。且有部分患者最终发展成为需要肝移植治疗的终末期肝病。患者肝移植术后极易出现严重的免疫排异反应。研究[29]表明，AIH肝脏内，NLRP3炎性体被活化，caspase-1被裂解，IL-1β含量显著增加。对于出现细胞焦亡的AIH小鼠，可以通过敲除NLRP3来控制。研究[30]发现，细胞焦亡执行蛋白GSDMD可以被富马酸二甲酯琥珀酰化，从而防止其被切割及被caspase-1激活。此外，它还可以通过抑制NLRP3炎症小体激活来保护肝脏免受炎症损伤。NLRP3炎症小体激活后，进一步由caspase-1/GSDMD轴来介导溶解性细胞死亡，通过抑制NLRP3及caspase-1活化均可阻断AIH的发展进程。由此可见，GSDMD与AILD之间紧密相关，深入研究两者之间的关系可为AILD的治疗提供新的突破口。

2.5   GSDMD与肝衰竭

肝衰竭是各种肝脏疾病不断发展或突然恶化的最终结局，病理本质上是肝细胞大范围死亡所引起肝脏合成、代谢和解毒功能的完全丧失。肝衰竭肝细胞快速、大量死亡过程伴随强烈的免疫亢进及炎症应激损伤[31]。肝衰竭患者28天病死率达41.9%，90天病死率在56.1%[32]。肝移植可有效降低病患病死率，但供肝不足与需求庞大的矛盾难以调和[33]。肝衰竭仍是各种肝脏疾病终末期的主要表现形式和致死原因。“瀑布式”的炎症冲击与大面积肝细胞死亡是肝衰竭的重要病理特征。GSDMD可以迅速导致细胞死亡并吸引大量免疫细胞，是炎症反应的重要开关之一。研究[34]发现，在急性肝衰竭患者肝脏中caspase-1/-4、GSDMD-FL和GSDMD-N的蛋白表达水平增加，血清中IL-1β、IL-18、TNFα和IFNγ的水平升高。GSDMD介导的细胞焦亡与免疫细胞的细胞焦亡不同，免疫细胞的细胞焦亡是通过释放IL-1β和IL-18扩大炎症反应，肝细胞的细胞焦亡是通过招募免疫细胞通过上调MCP1/CCR2，进一步扩大级联炎症反应。抑制GSDMD可通过下调MCP1/CCR2减轻炎性细胞因子风暴，从而改善急性肝衰竭，减少肝细胞焦亡。而敲除GSDMD，减少肝细胞的细胞焦亡可以显著抑制MCP1/CCR2的表达，减轻肝损伤[34]。研究[35]发现，在急性肝衰竭小鼠中，血清中IL-1β、IL-18明显升高，当受到GSDMD抑制剂干扰后，由于抑制了细胞焦亡通路，血清中的IL-1β、IL-18出现明显降低，同时衰竭的肝脏中证实到出现了明显抑制IL-1β的活化，减轻了肝脏的损伤。上述说明，GSDMD介导的肝细胞焦亡在急性肝衰竭的发病机制中起着重要作用。GSDMD被激活可扩大炎症反应，诱导细胞焦亡，进而加快肝衰竭的发生发展。通过抑制GSDMD，可减少炎症反应，抑制细胞焦亡通路，减轻肝脏损伤。

2.6   GSDMD与HCC

肝癌在世界范围内被列为癌症致死前三位疾病[36]。据世界卫生组织测算，2030年前全世界死于肝癌的人数约超过100万[37]。HCC治疗方式有：分子靶向治疗、免疫治疗及代谢治疗等[38]。GSDMD介导的细胞焦亡有经典和非经典两种公认途径。经典途径的关键基因有CASP1、GSDMD、IL-1β和IL-18，而非经典途径的关键基因有caspase-4、caspase-5和GSDMD。在经典途径的细胞焦亡中，启动NF-κB，诱导炎性体多种前体蛋白表达。炎性体通常含有细胞质模式识别受体、衔接蛋白和前caspase-1。基于炎症-癌症转化和慢性炎症诱导细胞癌变相关理论，炎症反应可形成一个与肿瘤细胞相适应的微环境以有利于肿瘤的恶性进展。细胞焦亡作为一种促炎性细胞死亡模式，GSDMD介导的细胞焦亡可以起激活抗肿瘤效能及抑制肿瘤生长的相关作用。研究[39]显示，与非癌组织相比，肝癌组织中caspase-1及其下游分子IL-1β和IL-18在表达量明显减少，经采用药物干预能显著提高NLRP3、caspase-1、IL-1β、IL-18表达，激活caspase-1，促进IL-1β及IL-18成熟，进而激发肝癌细胞出现焦亡性死亡。研究[40]发现，小于15%的肿瘤细胞发生细胞焦亡就已经足以抑制小鼠整个移植肿瘤的增殖与生长。上述研究证据提示：GSDMD所介导的细胞焦亡，可以起到激活抗肿瘤免疫来抑制HCC的作用。活化后的GSDMD诱导肝肿瘤细胞焦亡可作为抑制HCC发展潜在的一种治疗策略。但GSDMD在影响HCC病理进展过程中潜在的作用机制尚未完全明确，深层次地研究分析GSDMD在HCC病程中的作用机制，可有助于GSDMD在HCC治疗领域提供有效的解决方案。

3.小结及展望

GSDMD可控制程序性坏死，参与炎症反应，并控制强促炎因子IL-1β释放。在过去十多年里，从GSDMD被发现、到结构解析和初步功能确定已取得了有意义的研究进展。近年来，GSDMD在免疫炎症反应及细胞死亡调控相关研究中大放异彩，深入探索GSDMD在各类肝脏疾病发展过程中扮演的角色，为推动靶向干预GSDMD以防治肝脏疾病的临床应用提供可能性和可行性：(1)寻找有效的干预靶点或药物来抑制GSDMD可能是有效治疗病毒性肝炎、ALD、AILD和肝衰竭的潜在途径。(2)GSDMD是先天免疫和细胞焦亡反应的调节因子，GSDMD的过度激活会诱导细胞焦亡，对于部分疾病来说可加快病理的发展进程，但GSDMD在病毒性肝炎、ALD、非酒精性脂肪性肝病、AILD、肝衰竭及HCC的病理进展过程中的作用机制仍未完全明确，需要进一步探析它们之间的关联，可为GSDMD到疾病之间的作用通路提供有效的解决方案。(3)GSDMD介导的细胞焦亡在参与抗肿瘤和抑制肿瘤中有着重要作用，深入分析其中的分子机制，利用这一过程可能是治疗HCC的有效方法。(4)caspase1-1-GSDMD通路在AH中的独特作用，证实了该通路在临床AH中的激活，提示了该途径中的成分可能成为AH的新治疗靶点。(5)虽然GSDMD在不同背景下都诱导了细胞焦亡，但实际上它在炎症和癌症中发挥了多少重叠作用，目前尚未可知。(6)caspase-1通过切割GSDMD形成膜孔来诱导细胞焦亡，或许膜孔的形成是一个有潜力的药物靶点。(7)GSDMD膜孔可诱导细胞焦亡，但并非所有激活GSDMD都会诱导细胞焦亡，那么，GSDMD膜孔到诱导细胞焦亡的过程中是否受到范围控制，目前未可知。如果受到范围控制，那么研究阐释GSDMD膜孔到诱导细胞焦亡的控制范围将有利于临床精准施治。(8)应该将GSDMD介导的细胞焦亡控制在什么程度及范围才有利于抗HCC的同时而不对其他系统产生影响？