德克萨斯大学：白细胞介素-33通过血清素参与的肠-肝轴促进肝脏再生

背景

肝再生不足会导致肝切除术后肝功能衰竭和小肝综合征。确定新的治疗靶点以增强肝再生能力仍是当务之急。最近，在接受肝切除的患者中和肝部分切除术 (PHx)后的小鼠中观察到白细胞介素 (IL)-33升高。本研究旨在探讨IL-33在PHx后肝再生中的作用并阐明其潜在机制。

简介

2022年9月21日，来自美国德克萨斯大学的Yankai Wen及其团队在Hepatology (IF: 14.679)杂志上发表名为Interleukin-33 facilitates liver regeneration through serotonin-involved gut-liver axis的研究[1]。

主要结果

PHx后IL-33或ST2的缺乏延缓肝脏再生

为了研究IL-33在肝再生中的作用，我们将WT和IL-33-/-小鼠置于部分肝切除术 (PHx)下，并在36小时后测量Ki67阳性增殖肝细胞，这是肝细胞增殖的峰值时间点。数据显示IL-33-/-小鼠中的Ki67+肝细胞比WT小鼠少得多 (图1A和B)。PCNA的蛋白质印迹和BrdU掺入的免疫染色进一步证实，与WT小鼠相比，IL-33-/-小鼠肝脏中的肝细胞增殖减弱( 图1C-F)。一致地，在PHx后36小时，IL-33-/-小鼠的肝脏与体重之比明显低于WT小鼠 (图1G)。然而，在PHx后第7天 (此时肝脏质量大部分恢复)，WT和IL-33-/-小鼠之间的肝脏体重比相当 (图1G)，表明IL-33缺乏会延迟但不会消除PHx后的肝脏再生。

图1. IL-33-缺失延缓PHx后的肝脏再生

肠源性血清素介导IL-33/ST2对肝再生的影响

为了阐明IL-33/ST2信号如何促进肝再生，我们研究了据报道有助于肝再生的信号通路。PHx后，STAT3在早期时间点被激活，启动肝细胞进入细胞周期。HGF/MET和EGF/EGFR通路直接促肝细胞有丝分裂，这两种信号通路的耗竭会导致PHx后肝功能衰竭。我们在PHx后进行蛋白质印迹分析，以测量磷酸化-STAT3/STAT3、磷酸化-EGFR/EGFR和磷酸化-MET/MET的水平及其下游靶点，包括磷酸化-AKT/AKT和磷酸化-ERK1/2/ERK1/2。数据显示，在WT和ST2-/-肝之间，所有这些信号通路被激活的程度相似，表明STAT3、MET和EGFR信号通路不参与IL-33/ST2调控的肝再生机制。

为了寻找潜在机制的线索，我们首先测定了IL-33的血清水平。我们观察到，PHx后血清IL-33水平升高，在12小时达到峰值，然后在术后24小时恢复至基线水平。该观察结果表明，PHx后12小时是研究IL- 33参与机制的良好时间点。我们接下来开始测量肝脏中IL-33受体 (ST2)的表达；然而，我们在肝脏中未检测到任何ST2阳性细胞 (图4A)。该结果提示，肝外信号通路可能参与IL-33调控的肝再生。已有广泛报道，肠-肝轴有助于肝脏再生。在肠源性介质中，内毒素、胆汁酸和5-羟色胺与肝再生相关。我们在PHx后0和12小时测量了门静脉血液中的这些因子。在WT、IL-33-/-和ST2-/-小鼠中检测到的内毒素和总胆汁酸水平相当 (图4B和C)。有趣的是，在WT小鼠中PHx后12小时门静脉血中的血清素水平升高，但在IL-33-/-和ST2-/-小鼠中没有 (图4D)。在IL-33-/-小鼠中给予外源性IL-33可以恢复血清素升高，但在ST2-/-小鼠中不能。在PHx后12小时，WT小鼠肝脏中的血清素水平也显著高于IL-33-/-和ST2-/-小鼠；而血清素在所有三种小鼠品系的肝脏中在0小时是检测不到的 (图4E)。这些数据表明，肠道5-羟色胺释放缺陷可能是IL-33-/-和ST2-/-小鼠肝再生延迟的原因。

图4. IL-33或ST2的缺失减弱了PHx诱导的门静脉血和肝脏中血清素的增加

P70S6K参与IL-33/血清素介导的肝细胞增殖

研究表明，血清素通过p70S6K激活促进肝癌细胞增殖。为了检查p70S6K激活是否可能是IL-33/5-羟色胺介导的肝细胞增殖的下游，我们在PHx后12小时测量了肝脏中的磷酸-p70S6K (Thr421/Ser424)。在WT中，磷酸化-p70S6K的水平显著高于ST2-/-小鼠 (图7A和B)。值得注意的是，DOI处理使ST2-/-小鼠中p70S6K磷酸化增加至与在WT小鼠中观察到的水平相似 (图7C和D)。此外，用DOI体外处理原代小鼠肝细胞30分钟诱导p70S6K磷酸化 (图7E和F)。为了进一步证明p70S6K参与血清素/HTR2A调控的肝细胞增殖，我们在存在或不存在p70S6K抑制剂的情况下用DOI处理肝细胞24小时。PCNA免疫印迹显示，DOI治疗可增强肝细胞增殖，这一效应被p70S6K的抑制所抵消 (图7G和H)。总之，这些数据表明，IL-33通过增强血清素诱导的p70S6K活化，促进肝再生中的肝细胞增殖。

图7. P70S6K参与血清素介导的肝细胞增殖

结论及展望

目前的研究表明，IL-33/ST2信号通路通过血清素参与的肠-肝轴促进PHx后的肝再生 (图8)。IL-33促进ST2阳性肠嗜铬细胞释放血清素。血清素通过门静脉血进入切除的肝脏。目前的研究表明，在部分肝切除术 (PHx)后，IL-33/ST2信号通过血清素参与的肠-肝轴促进肝脏再生 (图8)。IL-33促进ST2阳性肠嗜铬细胞释放血清素。血清素通过门静脉血液进入切除的肝脏。

图8. IL-33/ST2调控肝再生的机制

综上所述，本研究揭示了IL-33/ST2通路在非损伤性肝再生的作用。这些数据也为肠-肝轴参与肝再生的机制提供了新的见解。我们的发现表明，对于肝再生不足的肝切除患者，补充IL-33或血清促效药可能是有希望的选择。

原文链接

https://aasldpubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/hep.32744

转自：“生物医学科研之家”微信公众号

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