肝细胞胞外囊泡通过 miR-122-5p 诱导肝星形细胞铁死亡抗肝纤维化

《Cell Communication and Signaling》：Hepatocyte-derived extracellular vesicles are enriched in miR-122-5p that sensitizes hepatic stellate cells to ferroptosis

　　

摘要

背景

肝纤维化是肝炎和晚期脂肪性肝病的常见特征，但美国食品药品监督管理局（FDA）批准的抗纤维化药物非常有限。我们之前发现，来自正常肝细胞的胞外囊泡（EVs）在小鼠肝纤维化模型中具有治疗效果。微小RNA（miR）-122-5p主要由肝细胞产生，占肝脏总miRNAs的70%，并调节胆固醇和铁的稳态。在这里，我们证明miR-122-5p是小鼠肝细胞EVs中的主要miRNA，并能诱导肝星形细胞（HSC）发生铁死亡（ferroptosis），这一新机制可能有助于肝细胞EV的抗纤维化作用。

结果

通过差速超离心法分离出AML12肝细胞的EVs，这些EVs能够缓解由短期CCl₄损伤引起的肝脏坏死和纤维化。通过小RNA测序（small RNA-seq）分析了AML12 EVs中的miRNA成分。在鉴定出的156种miRNA中，miR-122-5p的含量最高。AML12细胞的EVs会加剧人类肝星形细胞（HSC）系LX2中erastin诱导的铁死亡。在LX2细胞中过表达miR-122-5p会显著增强由erastin、RSL-3、FIN56或半胱氨酸耗竭引起的铁死亡。miR-122-5p诱导的细胞死亡可以通过抑制铁死亡的药物逆转，但不能通过抑制凋亡、坏死或焦亡的药物逆转。miR-122-5p显著增加了细胞内亚铁铁的水平。野生型或3’末端富含GU序列的miR-122-5p突变体仍具有促进铁死亡的能力，而5’末端种子序列突变体则不具备这一功能。在活化程度较高的HSC中，miR-122-5p介导的铁死亡敏感性更强。过表达miR-122-5p的LX2细胞表现出GPX4和NRF1（一种已知的GPX4调节因子）表达下调。在LX2细胞中稳定敲低GPX4或NRF1（但在随机对照组中未表现出这种效应），会导致铁死亡加剧，而Overexpressing NRF1则部分逆转了这种敏感性。3’UTR报告基因实验证实了miR-122-5p对NRF1的调控作用。在人类肝脏类器官（HLO）纤维化模型中，肝细胞EVs或miR-122-5p的慢病毒递送能有效减少纤维化并诱导铁死亡，其效果可以通过铁死亡抑制剂来逆转。

结论

肝细胞EV的抗纤维化作用部分是通过传递miR-122-5p来促进HSC的铁死亡实现的，这导致细胞内亚铁铁水平升高，并通过直接靶向NRF1来降低GPX4的表达。

背景

肝纤维化是肝炎和晚期脂肪性肝病的常见特征，但FDA批准的抗纤维化药物非常有限。我们之前发现，来自正常肝细胞的胞外囊泡（EVs）在小鼠肝纤维化模型中具有治疗效果。微小RNA（miR）-122-5p主要由肝细胞产生，占肝脏总miRNAs的70%，并调节胆固醇和铁的稳态。在这里，我们证明miR-122-5p是小鼠肝细胞EVs中的主要miRNA，并能诱导肝星形细胞（HSC）发生铁死亡，这一新机制可能有助于肝细胞EV的抗纤维化作用。

结果

通过差速超离心法分离出AML12肝细胞的EVs，这些EVs能够缓解由短期CCl₄损伤引起的肝脏坏死和纤维化。通过小RNA测序（small RNA-seq）分析了AML12 EVs中的miRNA成分。在鉴定出的156种miRNA中，miR-122-5p的含量最高。AML12细胞的EVs会加剧人类肝星形细胞（HSC）系LX2中erastin诱导的铁死亡。在LX2细胞中过表达miR-122-5p会显著增强由erastin、RSL-3、FIN56或半胱氨酸耗竭引起的铁死亡。miR-122-5p诱导的细胞死亡可以通过抑制铁死亡的药物逆转，但不能通过抑制凋亡、坏死或焦亡的药物逆转。miR-122-5p显著增加了细胞内亚铁铁的水平。野生型或3’末端富含GU序列的miR-122-5p突变体仍具有促进铁死亡的能力，而5’末端种子序列突变体则不具备这一功能。在活化程度较高的HSC中，miR-122-5p介导的铁死亡敏感性更强。过表达miR-122-5p的LX2细胞表现出GPX4和NRF1（一种已知的GPX4调节因子）表达下调。在LX2细胞中稳定敲低GPX4或NRF1（但在随机对照组中未表现出这种效应），会导致铁死亡加剧，而Overexpressing NRF1则部分逆转了这种敏感性。3’UTR报告基因实验证实了miR-122-5p对NRF1的调控作用。在人类肝脏类器官（HLO）纤维化模型中，肝细胞EVs或miR-122-5p的慢病毒递送能有效减少纤维化并诱导铁死亡，其效果可以通过铁死亡抑制剂来逆转。

结论

肝细胞EV的抗纤维化作用部分是通过传递miR-122-5p来促进HSC的铁死亡实现的，这导致细胞内亚铁铁水平升高，并通过直接靶向NRF1来降低GPX4的表达。