近日，来自梅奥诊所（Mayo Clinic）的研究人员在Gastroenterology杂志（影响因子19.233）发表文章，报道了细胞外囊泡（EVs）参与非酒精性脂肪性肝炎（NASH）的发病新机制。
非酒精性脂肪肝病（NAFLD）包括从无症状和非进行性脂肪变性到进行性纤维化导致肝硬化的脂肪性肝炎（NASH）的组织学表现。NASH的特征是肝细胞损伤，包括气球样变性和肝炎症，并共同导致纤维化。除了减肥以外，尚无监管机构批准的NASH治疗方法。缺乏治疗方法和近期领先药物的疗效欠佳，突显了对NASH发病机理的了解不完全。
最近提出的多平行假说表明，NASH是许多信号通路之间相互作用的结果，这些信号通路包括遗传易感性、肠道营养不良、饮食摄入和异常脂质代谢，从而导致脂毒性和炎症。在细胞和分子水平，脂毒性是明确的。饱和的游离脂肪酸（如棕榈酸酯）会诱导亚致死性和致死性肝细胞毒性。亚致死性肝细胞毒性的重要性是通过终末事件凋亡认识到的，可能无法完全代表肝细胞亚致死性应激信号转导过程中发生的扰动。同样清楚的是，尽管大多数肝细胞是脂肪变性的，并且有一些会发展成气球样变性，但是凋亡仍然是罕见的事件。因此，人们一直在研究亚致死性肝细胞应激反应。
内质网应激是脂毒性亚致死应激的重要表现。脂毒性内质网应激激活肌醇所需的酶1A（IRE1A），其方式不同于错误折叠蛋白对IRE1A的传统激活。不管IRE1A是如何激活的，IRE1A的核糖核酸内切酶活性均会切割XBP1（X-box结合蛋白1）mRNA。产生剪接的变体XBP1s mRNA编码的蛋白质通常称为XBP1，起着转录因子的作用。多项研究已将IRE1A-XBP1信号与胰岛素抵抗、血脂异常、肝脂肪变性和NAFLD中的炎症联系起来。在研究IRE1A在亚致死性脂毒性应激中的作用时，该团队先前证明IRE1A对于棕榈酸酯处理过的肝细胞释放细胞外囊泡（EVs）是必不可少的（参考文献2）。EVs是在基础和压力条件下细胞释放的纳米颗粒，可通过转运生物活性货物分子来介导细胞间的通讯。然而，IRE1激发的EVs在NASH中的作用尚待探索。
该研究的目的是研究IRE1A刺激的肝细胞源性EVs在NASH发病机制中的影响，特别关注免疫细胞反应。研究发现，肝细胞中IRE1A的药理学小分子抑制剂或基因缺失可以减轻IRE1A刺激的EV释放和NASH中伴随的炎症。IRE1A刺激的EVs将促炎性单核细胞衍生的巨噬细胞吸引到肝脏中。IRE1A上调了从头神经酰胺的生物合成，导致了肝细胞源EVs的释放；这些途径在人NASH中上调，并且可能适合治疗性靶向。
模式图
研究方法：
给C57BL/6J小鼠和肝细胞特异性破坏Ire1a的小鼠（IRE1αΔhep）喂食高脂肪、果糖和胆固醇（FFC），以诱导脂肪性肝炎或标准食物饮食（对照组）。给部分小鼠腹膜内注射IRE1A抑制剂4μ8C。用表达IRE1A的腺病毒或腺相关病毒感染小鼠肝和原代肝细胞。从小鼠收集肝脏并通过定量PCR和染色质免疫沉淀测定法进行分析； 通过ELISA分析血浆样品。EVs源自肝细胞，并经静脉注射到小鼠体内。血浆EVs通过纳米颗粒跟踪分析、电子显微镜、免疫印迹和纳米级流式细胞仪进行表征。使用了带有膜标签的报告鼠来检测肝细胞衍生的EVs。分析来自NASH和未患有NASH（对照）的患者血浆和肝组织的EV浓度以及RNAscope和基因表达。
研究结果：
在FFC饮食中，破坏肝细胞中Ire1a或抑制IRE1A可以减少EV的释放以及肝损伤、炎症和巨噬细胞的积累。IRE1A在小鼠肝脏中的激活刺激了肝细胞衍生的EV的释放，也刺激了培养的原代肝细胞的EV释放。静脉注射IRE1A刺激的肝细胞源性EV的小鼠在肝中积累了单核细胞源性巨噬细胞。IRE1A刺激的EV富含神经酰胺。染色质免疫沉淀表明，IRE1A激活X-box结合蛋白1（XBP1），以增加丝氨酸棕榈酰转移酶基因的转录，该基因编码神经酰胺生物合成的限速酶。向小鼠施用丝氨酸棕榈酰转移酶的药理抑制剂可减少EV的释放。与对照组相比，NASH患者肝组织中XBP1和丝氨酸棕榈酰转移酶的水平升高，血浆中EV的数量增加，并且与炎症的组织学特征相关。
结论：
在小鼠肝细胞中，激活的IRE1A通过XBP1促进丝氨酸棕榈酰转移酶基因的转录，从而导致神经酰胺的生物合成和EV的释放。EV将单核细胞衍生的巨噬细胞募集到肝脏，导致饮食引起的脂肪性肝炎的小鼠发炎和受伤。NASH患者肝脏组织中XBP1、丝氨酸棕榈酰转移酶和EV的水平均升高。可以制定阻断该途径的策略以减轻NASH患者的肝脏炎症。
NASH患者中的剪接XBP1、SPTLC1和EVs增加
参考文献：
- Debanjali Dasgupta, et al. IRE1A Stimulates Hepatocyte-derived Extracellular Vesicles That Promote Inflammation in Mice With Steatohepatitis. Gastroenterology. 2020 Jun 20;S0016-5085(20)34831-9.
- Kakazu E, Mauer AS, Yin M, et al. Hepatocytes release ceramide-enriched proinflammatory extracellular vesicles in an IRE1alpha-dependent manner. J Lipid Res 2016;57:233-45.
外泌体资讯网 NASH发病新机制！IRE1A刺激肝细胞EVs，促进脂肪性肝炎小鼠的炎症|Gastroenterology
