Dcn/HIF1A轴调节肝脏再生过程中的细胞增殖、凋亡、氧化应激和自噬

《International Immunopharmacology》：Dcn/HIF1A axis modulates proliferation, apoptosis, oxidative stress and autophagy in liver regeneration

肝再生（LR）分子机制及Dcn/Hif1a调控轴研究。通过建立PHx大鼠模型结合转录组分析，揭示LR多阶段动态过程及关键调控网络，发现Dcn通过上调Hif1a促进肝细胞增殖、抗凋亡及抗氧化，并验证其协同作用机制。

　　

王海蕾|刘匡平|马伟|王凯|李宽|张玉清|李云东|高宏强|李丽艳

中国云南省昆明市昆明医科大学神经科学研究所，邮编650500

摘要

背景

部分肝切除（PHx）后的肝脏再生（LR）涉及复杂的分子机制，但关键的调控网络尚未完全阐明。本研究旨在描述PHx后LR的多阶段动态及其核心驱动因素。

方法

建立了PHx大鼠模型，以系统评估再生过程中的组织学变化和血清生物标志物。在PHx后第三天对肝脏组织进行转录组分析，以鉴定差异表达基因（DEGs）。此外，通过体外实验验证了关键枢纽基因（Dcn和Hif1a）的功能，包括使用过表达/敲低质粒、H₂O₂诱导的肝细胞损伤模型以及HIF1A抑制剂（LW6）。

结果

PHx引发了时间依赖性的炎症、肝细胞增殖和肝脏组织重塑。PHx术后，早期以炎症驱动和细胞增殖为主，中期到后期则转变为肝脏组织重塑和功能恢复。转录组分析鉴定出8392个在增殖、自噬、氧化应激、凋亡和代谢重编程中富集的DEGs。相互作用分析揭示了一个由44个基因组成的关键子网络，这些基因调控血管生成、LR、自噬和生长因子活性，其中包括Dcn和Hif1a。体外实验表明，Dcn过表达可减轻H₂O₂诱导的BRL细胞损伤，包括细胞活性、细胞周期、自噬和氧化应激。Dcn敲低则表现出相反的调控作用。机制上，Dcn上调HIF1A，而LW6介导的HIF1A抑制作用逆转了Dcn对H₂O₂诱导的肝细胞损伤的保护作用。

结论

Dcn通过上调HIF1A来调节肝细胞增殖、凋亡、自噬和氧化应激，从而减轻肝细胞损伤。这些发现表明，Dcn/HIF1A轴是PHx后LR的关键治疗靶点。

引言

肝脏作为最大的代谢器官、凝血因子调节器和解毒器官，其再生能力对于维持有机体稳态至关重要。部分肝切除（PHx）是通过复杂的分子调控网络恢复肝脏的功能和结构完整性，是临床治疗肝脏肿瘤或进行移植的重要手段[1,2]。肝脏再生（LR）过程涉及炎症反应、细胞增殖、自噬、代谢重编程、氧化应激和组织重塑的多阶段协调机制[3,4]。尽管已有研究揭示了一些信号通路（如PI3K-Akt、HIF-1、VEGF和TGF-β通路）的参与，但其核心调控网络和关键驱动因素仍不完全清楚。因此，深入分析LR的动态分子机制对于开发促进肝脏修复的靶向治疗策略至关重要。

decorin（DCN）是一种富含亮氨酸的小分子蛋白多糖，它不仅参与胶原纤维的组装，还通过调节TGF-β和EGFR等信号通路影响细胞增殖和凋亡[5,6]。近年来，DCN因其在组织修复中的多种功能而受到关注，包括在晶状体[7]、血管[8]、肌腱[9]、皮肤[10]、毛发[11]和软骨[12]中的作用。在胆汁性肝硬化、四氯化碳诱导的肝损伤和PHx中，肝脏组织中的DCN水平显著升高[13,14]，而过度表达DCN的骨髓间充质干细胞通过调节TGF-β/Smad轴对肝纤维化具有更强的疗效[15]。然而，DCN在PHx后LR中的作用及其涉及的分子机制尚不清楚。HIF1A是调节氧稳态的核心转录因子，在LR和修复中通过促进血管生成和代谢适应发挥关键作用[16,17]。值得注意的是，Dcn可能通过调节HIF1A表达影响多种疾病过程，包括代谢功能障碍相关的脂肪性肝炎[18]、脉络膜新生血管形成[19]、肿瘤[20]和椎间盘退变[21]。然而，两者在LR中的功能关联及其具体机制尚未明确。

本研究旨在系统揭示PHx后LR的分子特征，并重点探讨Dcn/HIF1A轴的调控作用。通过转录组分析发现，Dcn和Hif1a是PHx后LR的枢纽基因，在肝脏组织中高度表达。此外，Dcn通过上调HIF1A表达协同调节肝细胞增殖、凋亡、自噬和氧化应激，从而减轻H₂O₂诱导的肝细胞损伤。这一发现不仅扩展了我们对LR分子网络的认识，还为临床干预提供了潜在的治疗靶点。

实验部分

动物和PHx操作

雄性Sprague-Dawley大鼠（N = 20；250–300克，8–10周龄）在SPF条件下饲养（湿度55 ± 5%，光照-黑暗周期12小时，温度22 ± 2°C），可自由获取标准食物和水。大鼠随机分为Sham组、PHx-1组、PHx-3组、PHx-5组和PHx-7组（N = 4），除Sham组外的大鼠均进行了PHx手术。用2%异氟醚（RWD，中国；0.41毫升/分钟）麻醉大鼠后，进行中线切开以暴露肝脏。

PHx后不同时间的LR

本研究在PHx术后不同时间点检测了LR情况。PHx动物操作过程如图1A所示。PHx术后第一天，血清ALT和AST水平最高，随后逐渐下降，显示出时间依赖性（图1B）。PHx术后血清炎症因子水平均显著升高，IL-1β、IL-6、IL-12和IL-10分别在第三天、第五天和第七天达到最高水平（图1）

讨论

肝脏具有很强的再生能力，其再生过程涉及复杂分子网络的调控。本研究通过构建PHx大鼠模型，并结合转录组分析和体外功能验证，系统揭示了Dcn/HIF1A轴在LR中的关键作用及其分子机制。在PHx模型中，肝功能指标、炎症因子和肝细胞增殖在术后第一天达到最高水平

CRediT作者贡献声明

王海蕾：撰写——初稿、可视化、验证、项目管理、方法学、研究、数据分析、概念化。刘匡平：撰写——初稿、可视化、验证、项目管理、方法学、研究、数据分析、概念化。马伟：撰写——审阅与编辑、可视化、验证、方法学、研究、数据分析、概念化。王凯：撰写——审阅与

伦理批准和参与同意

所有实验程序均获得了昆明医科大学动物伦理委员会的批准（Kmmu20240112），并严格遵循ARRIVE规范进行。

资助

本工作得到了云南省科技厅和昆明医科大学的联合资助（项目编号：202301AC070633；拨款编号：202401AY070001-282）以及昆明医科大学的资助（FWCY-BSPY2024083）。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。