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为探究肺泡型包虫病(AE)与肝纤维化的共同致病机制,研究人员开展相关研究,确定 10 个关键基因及 135 种候选药物,为治疗提供新方向。
包虫病(Echinococcus)是一种人畜共患疾病,在北半球温带气候地区高发。它可分为囊性包虫病(CE)和肺泡型包虫病(AE)。虫卵通过狗、狐狸等动物传播,被人误食后,在小肠孵化成幼虫,主要寄生于肝脏(70%)、肺脏(20%-30%)和大脑等重要器官。疾病早期患者可能无症状,晚期则会出现肝功能不全、过敏、胆道梗阻和门静脉高压等症状,需要就医治疗,手术切除是首选治疗方式。
肝脏是包虫感染的主要靶器官,晚期感染可能导致纤维化。在囊性包虫病中,病变被致密的纤维囊包裹后,纤维化可得到控制,这种局限性纤维化通常能实现完全手术切除。相比之下,肺泡型包虫病的特点是侵袭性生长,这使得手术切除变得复杂,且会引发弥漫性纤维化,不断进展最终导致晚期肝纤维化。
肝星状细胞(HSCs)在纤维化过程中起着关键作用。受到致病刺激时,肝星状细胞会转化为肌成纤维细胞样细胞,分泌 I 型和 III 型胶原蛋白、纤连蛋白以及 α - 平滑肌肌动蛋白等细胞外基质成分,从而推动纤维化进程。研究表明,肺泡型包虫病会加速成纤维细胞生成和细胞外基质沉积,进而加快纤维化的发生。巨噬细胞,尤其是肝脏特异性的库普弗细胞(KCs)也与纤维化发展有关。肺泡型包虫病引发的炎症会激活并促使库普弗细胞增殖,这些细胞随后会释放大量促纤维化细胞因子转化生长因子 - β1(TGF - β1),进一步促进肝星状细胞激活,这是纤维化起始和进展的标志。
对受肺泡型包虫病影响的肝组织进行组织病理学检查,可发现肝小叶结构破坏、细胞水肿、细胞质松散、中央静脉充血、肝血窦明显扩张,以及伴有周围细胞浸润的炎症病变。此外,库普弗细胞在肺泡型包虫病病变周围增殖,表达诱导型一氧化氮合酶(iNOS)和肿瘤坏死因子 - α(TNF - α)等促炎介质。同时,感染周边肝组织中造血干细胞标记物和转化生长因子 - β1 上调,共同促进纤维化发展。早期纤维化变化可能是可逆的,有助于受损肝脏结构的修复,但持续的纤维化会导致不可逆的瘢痕形成。
尽管已有研究揭示了免疫系统在肝纤维化发展中的作用,但肝包虫感染具体如何调节免疫反应从而促进肝纤维化的详细分子机制仍未完全明晰。目前,大多数研究集中在肝炎病毒感染和酒精性肝病等常见肝脏疾病上,针对寄生虫感染(如肝包虫病)导致的肝纤维化研究相对较少。尤其是肝包虫如何通过免疫调节和炎症途径影响肝纤维化过程,以及这些途径与常见肝脏疾病之间是否存在共同或独特机制,是当前研究的重要方向。因此,有必要进一步探究肝包虫感染对宿主免疫反应的影响,特别是它如何激活或抑制与肝纤维化相关的关键细胞和分子途径。这不仅有助于完善肝纤维化的病理机制,还为开发潜在治疗靶点提供线索。
为确定肺泡型包虫病和肝纤维化之间的重叠基因,研究人员从 GEO 数据库获取疾病基因数据集。其中,与肺泡型包虫病相关的数据集 GSE124362 使用 PL16956 平台,包含六组肺泡型包虫病寄生虫周围肝组织和配对的远端肝组织;肝纤维化相关数据集 GSE197112 使用 GPL28576 平台,由四个肝纤维化样本和相同数量的健康对照组成。
在研究中,研究人员对微阵列数据进行标准化处理以识别差异表达基因(DEGs),重点关注肺泡型包虫病基因集 GSE124362 和肝纤维化基因集 GSE197112。维恩图分析显示,有 260 个共同的差异表达基因,这些基因可能在肺泡型包虫病和肝纤维化的发病机制中发挥关键作用。
在确定这些共同差异表达基因后,研究人员对它们的生物学功能和涉及的途径展开分析。
通过本研究,研究人员利用针对肺泡型包虫病感染和肝纤维化的微阵列数据,深入探究了两者交织的致病机制。通过对两个数据集差异表达基因的对比分析,初步确定了可能与肺泡型包虫病和肝纤维化都相关的关键基因和共转录因子。该研究揭示了这两种疾病之间显著的关联,表明它们在病理生理途径和分子基础上存在重叠。此外,研究人员还提出了总共 135 种针对这些关键基因的候选药物,为肺泡型包虫病诱导的肝纤维化治疗提供了有价值的见解。
总之,该研究揭示了肺泡型包虫病和肝纤维化共有的差异表达基因,表明特定关键基因介导的致病机制存在重叠。通过对这些关键基因的阐释,研究人员确定了潜在治疗靶点,为进一步探索肺泡型包虫病和肝纤维化的分子机制及治疗策略提供了新的思路。
本研究由中国国家自然科学基金(No. 82060581)和青年科研启航项目资助,用于研究设计、数据收集、分析和发表。
本研究产生或分析的所有数据均包含在这篇已发表的文章中。
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