Sci. Transl. Med: 巨噬细胞RNF41在控制肝脏炎症、纤维化和再生方面具有重要意义

导读

肝脏炎症是慢性肝病的常见诱因。巨噬细胞活化是预测肝硬变患者生存的一个参数。环指蛋白41(RNF41)负性调节促炎细胞因子和受体；然而，巨噬细胞RNF41在肝硬变中的确切参与仍不清楚。在这里，我们试图了解RNF41如何在炎症环境中决定巨噬细胞在肝纤维化和修复中的命运。我们发现RNF41在CD11b+巨噬细胞中的表达下调，这些巨噬细胞被募集到小鼠的纤维化肝脏和患者的肝硬变中，无论是什么原因引起的。持续炎症与肿瘤坏死因子-α逐渐减少巨噬细胞RNF41的表达。我们设计了树枝状大分子-石墨纳米粒(DGNPs)的巨噬细胞选择性基因治疗，以探讨巨噬细胞RNF41修复和耗竭在肝纤维化和再生中的影响。DGNP偶联质粒诱导CD11b+巨噬细胞表达RNF41可减轻肝纤维化，减轻肝损伤，促进肝再生。这种治疗作用主要是通过诱导胰岛素样生长因子1介导的。相反，耗尽巨噬细胞RNF41会加重炎症、纤维化、肝损伤和生存。我们的数据揭示了巨噬细胞RNF41在控制肝脏炎症、纤维化和再生方面的意义，并为慢性肝病和潜在的其他以炎症和纤维化为特征的疾病的治疗策略提供了理论基础。

论文ID

题目：RNF41 orchestrates macrophage-driven fibrosis resolution and hepatic regeneration

译名：RNF41协调巨噬细胞驱动的纤维化消解和肝再生

期刊：Sci. Transl. Med.                                   

IF：17.1

发表时间：2023.7.2

通讯作者单位:巴塞罗那大学

DOI号：https://doi.org/10.1038/s41467-023-39404-6

主要内容

全球每年有近200万人死于慢性肝病。根据调整后的寿命年数和损失的寿命年数，肝硬变是导致残疾的前20个原因之一。除了器官移植外，目前还没有治愈肝硬变的方法，这需要进行大量的手术和终身免疫抑制。然而，只有50%的符合条件的患者接受了肝脏移植，这意味着每年大约缺少1.3万名捐赠者。因此，正在研究治疗肝硬变和刺激肝脏再生的替代策略，包括纳米疗法和细胞疗法。

巨噬细胞是参与肝脏疾病所有阶段的细胞调节细胞，从最初的组织损伤到慢性炎症、纤维化和修复。驻留的肝巨噬细胞释放信号，通过炎性细胞募集和随后激活肝星状细胞(HSCs)产生支持细胞外基质(ECM)的经典途径，促进局部免疫反应和限制初始损伤。当损伤减轻时，巨噬细胞主要通过释放基质金属蛋白酶(MMPs)来重塑纤维化。然后，MMPs通过阐述减少炎症反应和促进肝再生的因素来促进纤维化的ECM的降解和修复。

巨噬细胞RNF41及其稳定剂USP8在肝硬变中表达下调，部分原因是慢性炎症

我们试图确定关于巨噬细胞RNF41功能的新概念是否适用于慢性肝病，并对人类可翻译。通过检测从肝硬变患者和肝纤维化小鼠获得的分离的肝巨噬细胞，我们检验了巨噬细胞RNF41在慢性肝病中表达改变的假设。我们证明了RNF41在肝纤维化患者和小鼠肝纤维化两种状态下分离的巨噬细胞中的表达是负调控的。我们的数据显示，来自肿瘤坏死因子-α的持续炎症信号促进巨噬细胞RNF41及其稳定剂USP8的下调。相反，短期的肿瘤坏死因子-α暴露诱导巨噬细胞表达RNF41和USP8，这也是用脂多糖描述的。这种快速的诱导可能是由Akt磷酸化驱动的，因为肿瘤坏死因子-α激活Akt不依赖于NF-κB，Akt调节RNF41及其稳定剂USP8的功能。在长期的肿瘤坏死因子-α刺激下，RNF41和USP8的表达下调可能是由于应激激活的MAPK持续和渐进地增加，随后Erk诱导Akt下调，以及RNF41和Erk之间的相互抑制效应。

树枝状大分子-石墨纳米粒是有效基因治疗的巨噬细胞选择性载体

本研究描述了RNF41在慢性肝损伤中的重要性。然而，众所周知，缺乏RNF41稳定剂USP8的小鼠是胚胎致命的，成年后USP8的失活会导致致命的肝功能衰竭。我们推测，USP8基因敲除引起的部分肝脏损害可能是由巨噬细胞中RNF41缺乏所介导的，但目前还没有条件性和巨噬细胞特异性的基因敲除小鼠来研究这种可能性。在这里，我们的研究证实，使用pRNF41-DGNPs在纤维化动物的肝脏中选择性地恢复RNF41的巨噬细胞促进了肝巨噬细胞从促炎表型向抗炎表型的转变。这种由RNF41诱导的巨噬细胞开关也可以在硫代乙酸酯诱导的腹膜巨噬细胞中看到。然而，肝脏生态位的特殊复杂性定义了不同的巨噬细胞亚群，从健康到疾病。在稳态状态下，常驻库普弗细胞是肝巨噬细胞池中的主要来源，而单核细胞来源的巨噬细胞在急性和慢性肝损伤中占主导地位。也就是说，瘢痕相关巨噬细胞在肝硬变患者和纤维化小鼠中表现出促纤维化的特征，并相似地扩张。值得注意的是，pRNF41-DGNPs选择性地聚集到小鼠肝纤维化间隔内的巨噬细胞中，并减少其促纤维化因子的合成，如osm、pdgf-BB或转化生长因子-β1。相反，pshRNF41-DGNPs进一步降低RNF41则产生相反的作用，增加HSC激活因子。这表明RNF41是慢性肝病过程中瘢痕相关巨噬细胞中促纤维化和促炎症信号的中枢负调控因子。RNF41作为一个节点，将推动纤维化形成的机制与调节炎症的机制联系起来。来自低表达RNF41的巨噬细胞的信号似乎会持续炎症和纤维化，最终阻碍肝功能的恢复。只有在慢性肝损伤的小鼠，巨噬细胞RNF41修复才能减轻肝细胞损伤。这表明巨噬细胞RNF41的激活并不直接参与肝细胞保护。相反，它会导致炎症和纤维化的消退，而这些稳态效应可能有助于肝功能的恢复。

树枝状大分子-石墨纳米颗粒高效和选择性地将RNF41编码的质粒导入到小鼠肝纤维化的巨噬细胞中

一些限制和悬而未决的问题仍然存在。首先，人类THP-1细胞被用作原代人类巨噬细胞的替代品，因为从小的对照活检组织中很难获得足够的有活力的原代细胞，用于与肿瘤坏死因子-α长期孵育的实验。因此，需要其他先进的方法，如精密切割的肝脏切片或可灌流的三维芯片上肝模型，以更好地了解炎症因子，如肿瘤坏死因子-α对人巨噬细胞中RNF41的调节作用。其次，IGF-1在巨噬细胞RNF41诱导效应中的确切作用需要进一步研究，以描述这两种蛋白之间的机制联系。第三，RNF41在巨噬细胞中的特异性缺失将巩固其在肝纤维化消退和肝再生中的作用。RNF41的巨噬细胞特异性条件性基因敲除小鼠仍然需要研究巨噬细胞RNF41调控的所有潜在的下游效应。

总结

总之，本研究发现提供了证据，RNF41可能是一个免疫调节节点，调节巨噬细胞的反应，以恢复组织损伤后的动态平衡-在小鼠和人类慢性肝损伤中下调。针对巨噬细胞RNF41的治疗药物可能是以炎症和纤维化为特征的慢性肝病患者的治疗靶点。

原文链接

https://doi.org/10.1038/s41467-023-39404-6

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