STAT1-3信號通路參與了白細胞介素10-22和NKT細胞對小鼠大部肝切除后肝再生的影響.pdf

1、肝臟是在人體內(nèi)是唯一的具有強大再生能力的實質(zhì)性內(nèi)臟器官。當肝組織受損傷時,已經(jīng)分化成熟的肝細胞可以從靜止期重新進入細胞周期進行分化,直到肝臟完全恢復至原有大小。三分之二肝臟切除(partial hepatectomy,PHx)模型是研究肝再生最常使用的動物模型。肝再生過程需一系列的調(diào)節(jié)細胞周期的通路參與,這些信號通路能與細胞周期改變保持高度協(xié)調(diào)一致,直至肝臟大小和功能完全恢復。PHx后,成熟的肝細胞首先重新進入細胞周期,完成DNA的復制

2、分裂后進行1～2輪的細胞分裂,在術(shù)后24小時開始增殖,增殖峰值出現(xiàn)在術(shù)后的36～42小時(hour,h)之間。一般來說PHx后肝臟的完全恢復在人類需要3～4個月,在嚙齒類動物中只要7到10天(day,d)。
　　大量的研究證據(jù)表明各類細胞因子、生長因子、激素和他們的下游信號通路參與了肝再生的病理生理過程。普遍的觀點認為:PHx術(shù)后,殘余肝臟對內(nèi)毒素(LPS)的清除能力大大降低,LPS刺激枯否細胞產(chǎn)生炎癥細胞因子腫瘤壞死因子α(TN

3、F-α)和白細胞介素6(interleukin6,IL-6),從而啟動肝再生的發(fā)生。PHx后短時間內(nèi)一過性的低強度的炎癥被認為是肝再生發(fā)生的初期階段。促炎細胞因子TNF-α和其下游的信號分子NF-kB可通過誘導IL-6在早期的刺激肝細胞增殖階段扮演了重要的角色。IL-6的作用是通過IL-6與其肝細胞上的受體IL-6受體復合物(gp80/gp130)相結(jié)合,隨之激活信號轉(zhuǎn)導子及轉(zhuǎn)錄激活子3(signal transducer and ac

4、tivator of transcription3,STAT3)促進肝細胞的存活和增殖。文獻報導在PHx后24h內(nèi)的炎癥反應和細胞因子的產(chǎn)生是肝細胞從靜止狀態(tài)進入細胞周期的重要原因。然而,如何控制炎癥反應處于一定程度仍不甚了解。在本課題研究中,首先發(fā)現(xiàn)了抗炎細胞因子IL-10是肝再生中炎癥的重要調(diào)控因子,可通過減少炎性細胞因子的產(chǎn)生進而抑制肝臟STAT3的激活參與肝再生的調(diào)控。此外,還研究發(fā)現(xiàn)了IL-10家族的另外一個細胞因子,白細胞介

5、素22(interleukin22,IL-22)在PHx后肝再生亦發(fā)揮重要作用。機制研究發(fā)現(xiàn)IL-22可通過激活STAT3通路從而促進肝細胞增殖。
　　研究發(fā)現(xiàn)肝細胞IL-6/STAT3通路在PHx后肝再生中可促進肝細胞存活和增殖;反之,γ干擾素/信號轉(zhuǎn)導子及轉(zhuǎn)錄激活子1(interferonγ/signal transducer and activator of transcription1,IFN-γ/STAT1)通路在肝再生

6、中發(fā)揮抑制作用。自然殺傷T細胞(Natural killer T,NKT)是一類同時具有自然殺傷細胞(natural killer cells,NK)和T細胞標記物和功能特征的細胞。肝淋巴細胞中具有大量的NKT細胞,小鼠肝臟NKT細胞占肝淋巴細胞總數(shù)的20~35％,人類肝臟NKT細胞約占肝淋巴細胞總數(shù)10~15%。研究表明NKT細胞可通過分泌不同種類的細胞因子,特別是大量產(chǎn)生的IFN-γ,在天然免疫和獲得性免疫中發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用。因此

7、,有理由推測激活的NKT細胞可通過產(chǎn)生IFN-γ發(fā)揮抑制肝再生的作用。然而,激活的NKT細胞(Ⅰ或者Ⅱ型NKT細胞)在肝再生的確切作用仍然存在爭議,不甚清楚。本研究的第三部分我們發(fā)現(xiàn)激活Ⅰ型NKT細胞可通過IFN-γ/STAT1通路抑制PHx后的肝再生,而激活Ⅱ型NKT細胞則發(fā)揮次要的抑制作用。
　　研究目的:
　　1.研究IL-10在PHx后肝再生中作用
　　2.研究IL-22在PHx后肝再生中作用
　　3.研

8、究激活的NKT細胞在PHx后肝再生中作用
　　方法:
　　1.應用了多種不同類型的轉(zhuǎn)基因和基因敲除小鼠。
　　2.BrdU摻入法檢測肝細胞增殖反應。
　　3.FACS法檢測炎性細胞因子。
　　4.Real-time PCR法檢測炎性細胞因子mRNA水平。
　　5.Western blot法檢測STAT1/3信號通路的表達
　　6.免疫組化法和FACS法分別檢測肝臟炎細胞浸潤。
　　結(jié)果:<

9、br>　　1.IL-10 KO小鼠PHx后表現(xiàn)為升高的肝再生能力,其機制與增強的炎癥反應和激活的肝細胞STAT3有關(guān)
　　PHx后,IL-10mRNA在肝臟和脾臟內(nèi)的表達顯著升高,IL-10mRNA在PHx后的誘導部分依賴于TLR4通路。與野生型(wild-type,WT)小鼠比較,PHx后IL-10 KO小鼠肝臟表現(xiàn)為更高mRNA水平的炎性細胞因子(IL-6,TNF-α和IFN-γ)和炎細胞標記物(CCR2和F4/80),同時,

10、血清和肝臟蛋白水平的炎癥細胞因子亦升高;免疫組化和FACS結(jié)果顯示PHx后IL-10 KO小鼠肝臟表現(xiàn)為更多的炎性細胞(巨噬細胞和中性粒細胞)浸潤。BrdU摻入法結(jié)果發(fā)現(xiàn)PHx后IL-10 KO小鼠表現(xiàn)為升高的肝細胞增殖反應,其作用與激活的肝臟STAT3通路有關(guān),進一步敲除肝細胞上STAT3蛋白可逆轉(zhuǎn)升高的IL-10 KO小鼠肝再生能力。
　　2.PHx后IL-22轉(zhuǎn)基因(IL-22TG)小鼠具有加速的肝再生,而IL-22 KO小

11、鼠PHx后肝再生無明顯改變
　　PHx后,WT小鼠和IL-22 KO小鼠的肝再生水平無顯著差異。隨后,我們考察了肝組織特異性的高表達IL-22對PHx后肝再生的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)PHx0h IL-22TG和WT小鼠的肝重/體重比值無明顯差異,而PHx后32~72h IL-22TG小鼠明顯高于WT小鼠,96h后兩者無顯著差異。BrdU摻入實驗表明PHx后IL-22 TG小鼠具有加速的肝再生。為了進一步探討IL-22促進PHx后肝再生的機

12、制,我們采用Western blot方法檢測了IL-22 TG和WT小鼠PHx后STAT3和STAT1通路的改變。結(jié)果發(fā)現(xiàn)高表達的pSTAT3和細胞周期蛋白D1是導致IL-22TG肝再生增加的原因。
　　3.激活Ⅰ型NKT細胞可通過IFN-γ/STAT1信號通路抑制PHx肝再生,II型NKT細胞在抑制肝再生作用中發(fā)揮次要作用
　　注射α-GalCer和Sulfatide分別激活Ⅰ型和Ⅱ型NKT細胞均可顯著抑制肝再生。抑制作用

13、以手術(shù)同時α-GalCer注射和術(shù)前3天注射最為明顯,注射Sulfatide亦可抑制肝再生,但抑制程度不如α-GalCer。進一步的研究發(fā)現(xiàn),α-GalCer可激活PHx后IFN-γ/STAT1通路,阻斷IFN-γ或者STAT1基因可消除這種抑制作用。
　　結(jié)論:
　　1.IL-10通過限制炎癥反應和隨后的STAT3通路負向調(diào)節(jié)PHx肝再生。
　　2.肝臟高表達的IL-22可通過刺激肝臟STAT3通路促進肝再生。