Journal of Advanced Research|北京大学:天然产物扁桃素靶向调控FXR减轻NASH纤维化

文摘   2024-12-18 07:29   广东  

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)作为最常见的慢性肝病,全球平均患病率高达30%。其常伴脂肪变性、肝细胞水肿、管周炎症和不同程度的纤维化。NASH中纤维化的进展是多种细胞间相互作用的结果,包括肝细胞脂毒性损伤、细胞凋亡和其他非实质细胞相互作用和影响。肝细胞凋亡作为中心事件,通过凋亡小体、损伤相关分子模式和细胞间通讯直接或间接导致HSC活化,进而导致纤维化,加剧NASH向肝硬化甚至肝细胞癌的进展。

FXR受体作为一种胆汁酸激活的核受体,在肝细胞中高度表达。它能够通过与下游靶基因结合从而调节基因的转录和表达。其可通过其直接靶基因SHP调控脂质代谢、胆酸代谢、葡萄糖代谢相关基因的表达。最近的研究表明,FXR蛋白能够通过非经典功能与细胞质中CASP8结合,阻止死亡受体复合物的组装,抑制肝细胞凋亡从而发挥抗肝纤维化作用。因此,FXR通过两种不同的机制发挥其对肝脏的保护作用。它可以通过其转录调节功能改善脂质代谢,从而抑制NASH纤维化的发展。其次,FXR也可以直接调节肝细胞凋亡来抑制肝纤维化的进展,从而使HSC免于活化。

研究表明从苦参心材分离的单体扁桃素(HO)中得苦参提取物可以抑制油酸诱导的HepG2肝细胞的脂质沉积。这些发现提示HO可能具有调节脂质代谢的能力。鉴于肝细胞脂毒性损伤和凋亡对肝纤维化发展的促进和加重作用,我们推测HO可能具有抑制NASH纤维化发展的作用。在本研究中,我们旨在阐明HO在抑制细胞凋亡中的作用研究NASH纤维化并确定其作用机制和关键靶点,为NASH纤维化的治疗提供新的有效策略。

本研究为了确定HO是否对NASH有改善作用进行了灌胃造模并对体内药代动力学进行分析。根据结果表明HO可以有效地吸收到小鼠血液中。为了阐明HO对NASH的影响,通过HFD喂养结合腹腔注射CCl4构建NASH小鼠模型,并按高、中、低剂量给药。HFD+CCl4治疗8周后,大鼠体重、血清AST和ALT均升高。HO处理显著抑制HFD+ ccl4诱导的体重、血清AST和ALT升高。组织学上,H&E和油红O染色显示HFD+CCl4攻毒小鼠肝细胞中存在脂肪液泡和脂肪液滴,并且在HO处理组中呈剂量依赖性显著减少。组织学结果证实,HO处理也显著降低了小鼠肝脏和血清中的甘油三酯(TG)水平。此外,qPCR结果显示,HO处理下调了脂肪酸合成相关基因(SREBP1c和FASN)和炎症相关基因(TNFα和CCL2)以及巨噬细胞标志物F4/80的mRNA表达。研究结果表明,HO具有减轻NASH小鼠肝脏脂质沉积和炎症的能力。
研究通过对肝组织进行天狼星红染色,发现HO能够剂量依赖性地抑制胶原沉积。同时,模型组肝组织胶原蛋白的主要成分羟脯氨酸显著升高,HO处理显著降低了这种改变。qPCR分析还表明,HO能够抑制纤维化相关基因(ACTA2、COL1A1和COL3A1)的mRNA表达水平。这些结果表明,HO具有减轻NASH纤维化的潜力。
为了进一步阐明HO在抑制肝细胞损伤和凋亡引起的肝纤维化中的作用,研究通过CCl4注射构建纤维化小鼠模型并给予HO。血清转氨酶分析结果显示,HO显著降低了血浆ALT和AST水平。H&E和油红O染色显示,HO处理可以减轻ccl4导致的小鼠肝脏的脂质沉积,也显著降低了血清和肝脏TG水平。qPCR分析和Western blot实验表明,HO处理能有效抑制相关上调表达水平。
肝细胞凋亡和HSC活化是非酒精性脂肪性肝炎(NASH)纤维化的关键病理过程。研究表明,脂质超载导致的肝细胞损伤和凋亡是促进NASH纤维化的关键因素。因此,改善脂质沉积可以抑制肝细胞凋亡,从而延缓小鼠 NASH纤维化的发展。研究结果表明,HO对TGF-β诱导的HSC活化没有直接抑制作用。因此,我们分别构建了PA和ActD+TNFα诱导的脂毒性细胞凋亡和受体信号凋亡模型。我们的研究结果表明,HO显著抑制肝细胞凋亡,从而通过抑制肝细胞凋亡间接抑制HSC活化。在肝脏中,肝细胞数量和FXR的表达明显高于造血干细胞。在CCl4诱导的肝纤维化模型中,我们发现肝细胞中FXR的缺失导致HO抑制肝纤维化和细胞凋亡的功能丧失。这些结果提示肝细胞FXR介导HO抑制肝细胞凋亡和肝纤维化的药理作用,FXR是HO的一个药理靶点。

我们的研究发现,HO不调节FXR mRNA水平,但显著上调肝细胞中FXR蛋白水平。本研究使用HO处理导致FXR蛋白的半衰期显著延长。这表明HO可能通过抑制FXR蛋白降解而上调FXR蛋白水平。在本研究中,发现HO处理增强了FXR对其下游靶基因SHP和SREBP1c的调控,对改善肝脏脂质沉积具有有益作用。此外,CES1在肝细胞中高表达,CES1的上调可增加肝细胞中甘油三酯的水解,从而减轻肝细胞的脂毒性损伤。这可能是FXR抑制肝脂质沉积和肝细胞脂毒性凋亡的部分机制。本研究还发现,HO能够抑制凋亡分子开关CASP8的活性形式c- CASP8的蛋白水平,提示HO可能影响FXR与CASP8的结合。

此外,FXR激动剂在临床前试验中已被证明通过保护肝细胞来改善NASH纤维化。已有研究表明,肝细胞中FXR过表达或上调,或同时使用FXR激动剂,可显著增强FXR激动剂对纤维化的抑制作用。本研究中HO对FXR蛋白水平的上调提示HO联合FXR激动剂可能有增强FXR激动剂抗NASH纤维化作用的潜力,从而达到比单独使用FXR激动剂更有效的治疗NASH纤维化的效果。这可能是解决与FXR作为药物开发和疾病干预目标相关的实际挑战的潜在战略。

总之,我们的研究结果表明,HO在肝细胞中与FXR结合并上调FXR蛋白水平。进而促进其下游基因SHP和CES1的转录和表达,减少肝脂质沉积和炎症。此外,HO抑制c-CASP8蛋白水平,从而抑制肝细胞外源性凋亡,发挥HO抗NASH纤维化作用



本文作者:LQY

责任编辑:TJY

全文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2090123224005939

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