單核細胞歸巢到肝臟和與肝竇內(nèi)皮細胞(LSECs)的黏附是非酒精性脂肪性肝炎(NASH)發(fā)病的關鍵因素，之前的研究表明VCAM-1介導單核細胞與LSECs的黏附。然而，VCAM-1在NASH中的致病作用尚不清楚。
鑒于此，美國妙佑醫(yī)療國際研究人員，通過多組學技術聯(lián)合應用，發(fā)現(xiàn)脂毒應激部分通過MLK3信號增強LSEC VCAM-1的表達；利用CyTOF技術發(fā)現(xiàn)VCAM-1抗體通過減少單核細胞向肝臟的滲透來改善肝臟損傷、炎癥和纖維化；抑制VCAM-1的表達可減輕小鼠的NASH的所有損害特征。研究成果“Lipid-induced endothelial vascular cell adhesion molecule 1 promotes nonalcoholic steatohepatitis pathogenesis”發(fā)表在期刊《The Journal of Clinical Investigation》。
多組學研究證實Vcam1在小鼠NASH中轉錄上調(diào)
小鼠被喂以富含脂肪、果糖和膽固醇(FFC)的食物或正常的食物，通過RNA-Seq技術發(fā)現(xiàn)只有編碼ICAM-1和VCAM-1的Icam1和Vcam1在NASH肝臟中差異表達；基于這些轉錄組數(shù)據(jù)，研究人員又通過ATAC-seq篩選NASH發(fā)育過程中LSECs表觀遺傳激活的基因，發(fā)現(xiàn)與正常飼喂小鼠相比，F(xiàn)FC小鼠肺上皮細胞Vcam1的表達顯著上調(diào)，Icam1的上調(diào)不如Vcam1顯著。因此，Icam1不在LSEC轉錄組前63個差異上調(diào)的基因之列。為了證實轉錄研究獲得的數(shù)據(jù)，研究人員又通過qPCR（小鼠樣本）和免疫組化（人源樣本）檢測了Vcam1的mRNA表達水平。這些發(fā)現(xiàn)表明，在小鼠和人NASH肝臟中，VCAM-1表達顯著上調(diào)，提示VCAM-1參與了NASH的發(fā)病機制。
循環(huán)中過多的飽和游離脂肪酸繼發(fā)的脂毒性是NASH發(fā)病的主要驅動因素。研究人員發(fā)現(xiàn)MAPK信號通路在毒性脂質誘導的LSECs VCAM-1上調(diào)中起主要作用。此外，在飲食誘導的NASH小鼠模型中，MLK3的基因缺失或藥物抑制顯著減弱了肝臟VCAM-1的蛋白表達。這些發(fā)現(xiàn)表明，脂毒應激通過MLK3依賴的機制上調(diào)LSEC中VCAM-1的表達。
基于在體外和體內(nèi)的脂毒條件下VCAM-1上調(diào)的發(fā)現(xiàn)，研究人員在飲食誘導的NASH小鼠模型中檢測了VCAM-1Ab的治療效果，發(fā)現(xiàn)VCAM1Ab在FFC喂養(yǎng)的小鼠中的治療耐受性良好，并且不影響代謝表型或肝臟脂肪變性。體外研究發(fā)現(xiàn)LSEC表面的VCAM-1介導了單核細胞與LSECs的黏附，接下來研究人員檢查了MoMFs（單核細胞來源的巨噬細胞）的肝臟滲透和相關的肝臟炎癥，發(fā)現(xiàn)阻斷VCAM1可以減輕MOMF介導的肝臟炎癥。
CyTOF分析VCAM1Ab治療前后小鼠模型免疫細胞的變化
雖然MoMFs在NASH的發(fā)病和進展中發(fā)揮了關鍵作用，但其他各種免疫細胞也參與了NASH的發(fā)病。為了檢測不同免疫細胞對VCAM-1Ab在NASH中的保護作用的貢獻，研究人員通過CyTOF綜合分析了肝內(nèi)白細胞（IHL）亞群，發(fā)現(xiàn)代表促炎MoMF的cluster 21(F4/80+，CCR2+)隨著FFC的喂養(yǎng)而增加，而在VCAM1Ab處理后減少；由促炎因子和疤痕相關巨噬細胞組成的細胞比例(cluster5、21和13)隨著FFC喂養(yǎng)而顯著增加，而在VCAM1Ab治療下顯著減少，這表明阻斷VCAM-1誘導了肝臟促炎單核細胞的浸潤，這與全肝促炎癥基因的mRNA表達一致。VCAM-1Ab主要通過減少單核細胞向肝臟的滲透來改善肝臟損傷、炎癥和纖維化。
文章總結
在這項研究中，研究人員通過RNA-seq、ATAC-seq發(fā)現(xiàn)LSEC VCAM-1在小鼠NASH中轉錄上調(diào)。此外，LSEC VCAM-1在人NASH中的表達也顯著增加。在體外，棕櫚酸酯（PA）可上調(diào)LSEC VCAM-1的表達；抑制MLK3的表達后，LSEC VCAM-1的表達降低。同樣，在飲食誘導NASH的MLK3-/-小鼠中，LSEC VCAM-1的表達減少。此外，CyTOF分析發(fā)現(xiàn)VCAM-1抗體通過減少單核細胞向肝臟的滲透來改善肝臟損傷、炎癥和纖維化。綜上所述，脂毒應激部分通過MLK3信號增強LSEC VCAM-1的表達。抑制VCAM-1對小鼠NASH是有益的，可能成為人類NASH的一種潛在的治療策略。
【參考文獻】Furuta K, Guo Q, Pavelko KD, Lee JH, Robertson KD, Nakao Y, Melek J, Shah VH, Hirsova P, Ibrahim SH. Lipid-induced endothelial vascular cell adhesion molecule 1 promotes nonalcoholic steatohepatitis pathogenesis. J Clin Invest. 2021
