撰文
张子豪
肝脏疾病是全球最主要的健康问题之一,每年在全世界造成了极高的死亡率。尽管各种各样的危险因素已经被发现,并且疾病的进展已经被很好地描述,但各种形式的肝病的潜在机制和治疗靶点仍然是未知的。肝中性粒细胞浸润是与肥胖和酒精相关肝病相关的肝脏损害的一个重要病理特征。作为先天免疫系统的重要组成部分,机体一旦感染或损伤,中性粒细胞迅速聚集到感染或受伤的区域,以清除细菌或清除受损细胞。
然而,由于缺乏选择性,在对宿主的防御起作用同时,中性粒细胞可能会造成组织损伤。肝脏中性粒细胞浸润是脂肪性肝炎的一个标志,然而,中性粒细胞在脂肪性肝炎进展中的作用仍然存在未知。
基于此问题,年发表于CellMolGastroenterolHepatol的一篇文章对此进行了研究。研究者采用高脂饮食(HFD)加过量乙醇喂养来诱导小鼠脂肪肝模型,基于此进行肝纤维化的检查研究,而后采用vitrocell培养法分析肝星状细胞(HSC)和中性粒细胞的相互作用。
图1中性粒细胞与肝星状细胞相互作用机制示意图
作者构造四种小鼠模型,分别是:(1)HFD:雄性C57BL/6J小鼠,用HFD饮食(60%脂肪)喂养3个月。(2)HFD+1B:HFD小鼠灌胃53%乙醇水溶液,5g/kg(乙醇/体重),9小时后处死。(3)HFD+mB:在3个月HFD喂养过程中,最后一个月按照5g/kg(乙醇/体重)对小鼠灌胃53%乙醇水溶液,每周两次,共8次,最后一次灌胃后9小时后处死小鼠。(4)麦芽糖对照组:灌胃给予HFD小鼠等量麦芽糖,9小时后处死。
为了进一步了解其潜在的分子机制,研究者在该模型中通过微阵列分析了肝基因的表达。首先进行微阵列分析,基因芯片分析显示该模型小鼠有明显的肝纤维化进展,并伴随中性粒细胞招募增强。
图2急性乙醇暴饮暴食和3个月的HFD喂养可协同激活肝纤维化和中性粒细胞途径
通过SiriusRed、Masson三色染色和逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)分析,进一步证实了肝纤维化。HFD+1B组的SiriusRed或MassonTrichrome染色显示更明显的纤维化,且这两组的体重增加相当;实时PCR分析显示,HFD+1B组具有较高的纤维化相关基因表达水平。同时在HFD+mB模型中也出现了明显的肝纤维化HFD+mB组的血清ALT和AST水平以及肝胶原蛋白含量升高,但与之相比,HFB+1B组中性粒浸润数量最多。这些结果表明,急性乙醇暴饮可显著增加HFD小鼠肝中性粒细胞的浸润,而慢性乙醇暴饮则可减少肝中性粒细胞的浸润,这可能是多饮模型已过中性粒细胞滤过高峰期所致。
图3HFD+1B/mB模型均诱导显著的肝纤维化
为了测试中性粒细胞是否也参与了HFD+1B模型中的肝纤维化,研究者使用了2种方法通过抑制2种重要的中性粒细胞浸润介质CXCL1或ICAM-1来减轻中性粒细胞的浸润。结果显示,抑制中性粒细胞的浸润可抑制肝纤维化进程。作者接着将HSC与嗜中性粒细胞凋亡小体一起孵育,结果显示HSC大量吞噬了中性粒细胞凋亡小体,但由于嗜中性粒细胞凋亡小体吞噬后,纤维化相关基因的表达并未增加,因此HSC活化并未增强,中性粒细胞凋亡小体无法促进肝纤维化。中性粒细胞产生的ROS促进肝纤维化,抑制中性粒细胞ROS的产生可抑制肝纤维化进程;激活的HSC产生GM-CSF和IL-15减少中性粒细胞的自发凋亡。
图4CXCL1在促进HFD+1B模型诱导的肝纤维化中起重要作用
总结本研究表明,活化的肝星状细胞产生粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子和白介素-15,以延长中性粒细胞的存活。这可能是前馈信号回路,在高脂饮食加上暴饮乙醇诱导的脂肪性肝炎的情况下,会促进脂肪性肝炎和肝纤维化。
原文出处:ZhouZhou,Ming-JiangXu,YanCai,Neutrophil–HepaticStellateCellInteractionsPromoteFibrosisinExperimentalSteatohepatitis,,