《JHEP Reports》:Alpha 2A adrenergic receptor antagonism reduces fibrosis, inflammation and portal hypertension in models of chronic liver disease
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背景与目的:交感神经系统过度激活与肝病进展及门静脉高压的发生发展相关,并影响全身炎症。本研究探讨了交感信号通路中的α.sub.2A肾上腺素能受体(ADRA2a)及其拮抗作用对肝星状细胞(HSC)活化的影响,后者是实验性代谢功能障碍相关脂肪性肝炎(MASH)中纤
背景与目的:交感神经系统过度激活与肝病进展及门静脉高压的发生发展相关,并影响全身炎症。本研究探讨了交感信号通路中的α.sub.2A肾上腺素能受体(ADRA2a)及其拮抗作用对肝星状细胞(HSC)活化的影响,后者是实验性代谢功能障碍相关脂肪性肝炎(MASH)中纤维化进展以及肝硬化大鼠模型中门静脉压力升高的关键事件。方法:采用已建立的胆管结扎(BDL)诱导肝硬化模型(n=14),通过急性给予两种不同ADRA2a拮抗剂(BRL44408和育亨宾)评估ADRA2a对门静脉高压的影响。将人源肝星状细胞(hHSC)与ADRA2a激动剂(胍法辛)或拮抗剂(BRL44408)共孵育,以确定ADRA2a调节是否改变HSC活化状态。研究人员还检测了MASH纤维化患者(n=15)的ADRA2a表达,并在饮食诱导的MASH啮齿类动物模型(n=24)中开展了长期育亨宾治疗研究。结果:BRL44408降低BDL大鼠门静脉压力(12±3 vs. 18±4 mmHg;p<0.0001),同时保留平均动脉压(102±16 vs. 93±13 mmHg,p=0.13),其作用与以下因素相关:(i)恢复内皮型一氧化氮合酶(eNOS)磷酸化至接近对照水平,并减少小窝蛋白-1(Caveolin-1)表达(p<0.05);(ii)减轻肝脏炎症及库普弗细胞活化(p<0.001)。此外,胍法辛刺激hHSC可增加其收缩性,该作用可被BRL44408 attenuated(p<0.001)。在MASH纤维化患者及MASH大鼠中,肝脏ADRA2a mRNA表达均升高。在MASH大鼠中,育亨宾治疗减轻纤维化(胶原比例面积,CPA;p<0.01)。结论:本研究表明,ADRA2a表达在两种实验性肝病模型及MASH纤维化患者中升高,且参与门静脉高压和纤维化的发病机制。这些数据提示ADRA2a拮抗作用可能是治疗门静脉高压和纤维化进展的潜在靶点。
该论文发表于《JHEP Reports》,研究聚焦于α.sub.2A肾上腺素能受体(ADRA2a)在慢性肝病中的病理生理作用及其作为治疗靶点的潜力。
研究背景方面,门静脉高压是肝硬化等严重肝病的关键并发症,其病理生理学涉及肝脏结构改变、肝星状细胞(HSC)活化及内皮功能障碍。交感神经系统过度激活与肝病进展密切相关,但当前临床广泛使用的非选择性β受体阻滞剂(NSBB)仅能使40%-50%患者有效降低门静脉压力,且常伴随心输出量和肝脏血流量的下降,在晚期疾病患者中应用受限。此外,代谢功能障碍相关脂肪性肝炎(MASH)即使在无纤维化进展的情况下也可导致门静脉压力升高,其进展过程中的慢性炎症和肝细胞损伤最终导致纤维化,而HSC是细胞外基质沉积的主要细胞类型,也是门静脉高压发病的关键病理生理驱动因素。去甲肾上腺素(NE)在急性肝硬化失代偿期水平升高,与肝内阻力增加、器官血流改变及炎症严重程度相关。研究表明,NE激活的巨噬细胞可产生下游促炎细胞因子,放大炎症级联反应,同时促进并延长HSC活化。ADRA2a属于G蛋白偶联受体家族,在多种组织中丰富表达,尤其以网状内皮系统为主。基于上述背景,研究人员推测NE可能通过HSC表面的ADRA2a发挥作用,进而影响纤维化和门静脉高压,因此开展了本项研究。
研究人员采用两种ADRA2a拮抗剂开展研究:BRL44408为高度选择性ADRA2a拮抗剂,用于BDL门静脉高压压力降低的概念验证研究及HSC体外挑战实验;盐酸育亨宾(YoHCl)同样对ADRA2a具有良好药理学选择性,且无β或α.sub.1受体活性,因其具有直接的临床转化潜力而被用于长期治疗研究。
关键技术方法包括:(1)雄性Sprague Dawley大鼠胆管结扎(BDL)诱导肝硬化模型,用于评估急性ADRA2a拮抗对门静脉高压的影响;(2)原代人肝星状细胞(hHSC)分离培养,来源于伦敦Royal Free Hospital接受原发性肝癌或肝外癌转移手术患者的肝楔形切除标本;(3)饮食诱导MASH大鼠模型(高脂高胆固醇HFHC饮食喂养16周),用于长期育亨宾治疗研究;(4)来自西班牙Virgen del Rocío大学医院的15例MASLD患者队列,获取肝活检标本进行mRNA表达分析;(5)血流动力学监测、蛋白质印迹分析、定量RT-PCR、流式细胞术(FACS)、酶联免疫吸附测定(ELISA)、组织病理学及胶原比例面积(CPA)数字化定量分析、凝胶酶谱分析等多项技术。
研究结果部分:
ADRA2a参与门静脉高压和肝脏炎症——BDL动物模型研究:BDL大鼠肝脏ADRA2a mRNA和蛋白表达水平均显著高于假手术对照组(p<0.01)。BRL44408治疗显著降低BDL大鼠门静脉压力(12±3 vs. 18±4 mmHg;p<0.0001),同时平均动脉压呈恢复趋势(102±16 vs. 93±13 mmHg;p=0.13)。肝动脉血流量和门静脉血流量在BDL大鼠中均降低,BRL44408显著增加肝动脉血流量(22±8 vs. 11±6 ml/min/kg体重,p<0.01)并有适度增加门静脉血流量的趋势(93±30 vs. 69±19 ml/min/kg体重,p=0.05)。使用第二种拮抗剂育亨宾验证也得到一致结果(10±1 vs. 15±2 mmHg,p<0.01)。BDL大鼠NE水平显著升高(194±127 vs. 69±29 pg/mL;p<0.01)且与门静脉压力呈正相关(Pearson's r=0.68;p<0.001)。环磷酸腺苷(cAMP)水平在BDL大鼠中有降低趋势,BRL44408治疗后cAMP水平较BDL对照组升高(340.3±15.8 vs. 276.6±16.5 nmol/L;p=0.01)。eNOS活性在BDL大鼠中降低,p-eNOS/eNOS比值从对照组的0.710±0.045降至0.022±0.007,BRL44408治疗使其恢复至0.373±0.051;eNOS活性抑制蛋白小窝蛋白-1表达在BDL大鼠中升高,经ADRA2a拮抗后降低。单核细胞吞噬能力在BDL大鼠中降低(31.3±4.4 vs. 73.4±4.8 MFI;p<0.001),BRL44408治疗后恢复(60.7±6.3 MFI;p=0.03)。肝脏活化库普弗细胞数量在BDL动物中增加(25.7±1.5 vs. 15.5±2.5 MFI;p=0.01),BRL44408治疗后明显减少(16.7±2.4 MFI;p<0.05)。库普弗细胞产生活性氧(ROS)在BDL大鼠中增加(308.0±17.3 vs. 105.8±11.01 MFI;p<0.001),治疗后降低(79.6±6.5 MFI;p<0.001)。肝脏肿瘤坏死因子-α(TNFα)蛋白表达在BDL大鼠中升高(149.5±73.7 vs. 55.3±16.8 pg/ml;p<0.01),BRL44408治疗后降低(93.1±16.3 pg/ml;p=0.03);门静脉血TNFα同样升高并因治疗而降低。肝脏白介素-6(IL-6)表达也显著降低(14.4±6.5 vs. 77.2±14.8 pg/ml;p<0.01)。
分离HSC表达ADRA2a并对ADRA2a激动剂和拮抗作出反应:14例肝供体来源的hHSC中检测到ADRA2a转录本,已知在hHSC中表达的PDGFR-β也获确认。胍法辛刺激hHSC显著增加凝胶收缩(47±5% vs. 71±9%;p<0.001),BRL44408加入后显著减弱该作用(69±3%;p<0.001)。大鼠HSC同样对胍法辛刺激产生收缩反应增加。
MASLD伴进展性纤维化患者ADRA2a表达增加:MASLD伴F1-3纤维化患者肝脏ADRA2a mRNA表达较F0纤维化患者升高(90.9±81.6 vs. 19.4±16.4)。
ADRA2a拮抗减轻MASH纤维化和炎症——MASH动物模型研究:HFHC喂养大鼠显示严重脂肪变性、不同程度肝细胞气球样变、炎症和纤维化,总体呈现MASH组织学证据。HFHC组肝脏重量和肝体比显著高于正常饲料(NC)组,育亨宾治疗较未治疗HFHC组显著降低。血浆胆固醇、丙氨酸氨基转移酶(ALT)和天冬氨酸氨基转移酶(AST)在HFHC组升高,育亨宾显著降低AST但ALT影响较小。HFHC大鼠肝脏ADRA2a表达较NC组显著过表达(90.9±33.2 vs. 36.6±25.1;p=0.001),育亨宾治疗未改变该表达(73.3±23.3;p=0.23)。由高倍视野图像分析测得的胶原比例面积(CPA)在HFHC动物中增加(15.0 [13.0-19.5] vs. 1.4 [0.6-1.5],p<0.01),育亨宾治疗显著降低(7.6 [4.1-9.2];p<0.01)。TIMP金属蛋白酶抑制因子1(TIMP1)基因表达在HFHC动物中升高且因育亨宾显著降低(8.4 [6.1-9.2] vs. 13.5 [9.2-25.8],p=0.03)。活化基质金属蛋白酶-2(MMP-2)蛋白表达在HFHC中增加(16.6 [10.5-25.3] vs. 3.8 [2.9-7.6];p=0.04),育亨宾治疗后降低(5.6 [4.8-9.8],p=0.05)。趋化因子Ccl3(巨噬细胞炎症蛋白MIP-1α)、Cx3cl1(fractalkine)和Cxcl5(LPS诱导的CXC趋化因子LIX)蛋白表达在HFHC动物中升高,育亨宾治疗后均降低(p<0.0001或p<0.001或p=0.03)。CD68染色显示HFHC动物肝脏驻留巨噬细胞和浸润单核细胞/巨噬细胞增加(3.92±1.02 vs. 0.70±0.40,p<0.0001),育亨宾治疗后减少(3.07±0.56,p=0.03)。
讨论部分总结:BDL肝硬化大鼠门静脉高压严重程度与NE浓度及ADRA2a表达增加相关,两种ADRA2a拮抗剂BRL44408和育亨宾均显著降低门静脉压力。ADRA2a拮抗剂增加肝脏血流量并保留平均动脉压,提示可能对肝内阻力产生影响并改善整体全身血流动力学,这与当前β受体阻滞剂治疗常影响全身循环、降低平均动脉压和肝脏血流量形成对比,后者可能在晚期疾病患者中加重肝硬化失代偿。研究证实ADRA2a拮抗有助于恢复BDL肝硬化大鼠eNOS活性并减少小窝蛋白-1产生,同时降低全身和肝脏炎症。ADRA2a亚型受体具有独特效应:其中枢激活可降低全身血压,而在小阻力血管中则促进血管收缩,这构成了门静脉高压背景下拮抗ADRA2a以促进全身血压升高和改善阻力血管血流的理论基础。
HSC在MASH和酒精性脂肪性肝炎等肝损伤期间被激活,发生肌成纤维细胞转化,其收缩元件调节邻近肝脏阻力血管的紧张度。本研究中,选择性ADRA2a激动剂胍法辛可增加患者和大鼠原代HSC的活化,表现为收缩性增加,而选择性ADRA2a拮抗剂BRL44408可逆转该效应。ADRA2a在肠系膜血管床和免疫细胞(尤其网状内皮系统)高浓度表达。数据表明肝ADRA2a表达在研究的啮齿类肝病模型中上调,与败血症模型文献一致。在高NE水平的肝病背景下,库普弗细胞ADRA2a表达增加允许自分泌促炎激活增加,HSC则通过炎症级联间接激活或直接通过HSC上ADRA2a上调而激活,这可能进一步加重肝内阻力并促进纤维化进展。ADRA2a拮抗的有益效应可能是多效性的,既直接影响HSC和库普弗细胞活化,也通过调节炎症性肝脏环境间接发挥作用。
研究局限性包括:未排除ADRA2a对其他肝细胞类型的影响;BRL44408因成本高且获取有限,无法用于MASH模型长期研究,但育亨宾具有较高ADRA2a选择性且已用于其他非肝病临床指征,适合未来转化研究;门静脉高压部分仅使用一种模型;未与标准临床药物如普萘洛尔和卡维地洛进行直接比较。
研究结论:本研究表明,ADRA2a表达在两种不同肝病模型及MASH纤维化患者中升高。研究人员证明ADRA2a参与实验性门静脉高压和纤维化的发病机制,提示这通过肝脏炎症调节和HSC活化实现,如两种不同选择性ADRA2a拮抗剂的效应所示。这些数据提示ADRA2a拮抗应进一步作为治疗干预靶点进行探索,用于门静脉高压和纤维化进展的管理。