《npj Gut and Liver》:Inhibition of bile acid conjugation improves cholestatic liver injury in mice with a humanized bile acid pool
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胆汁淤积期间胆汁酸(BAs)在肝内积累导致肝脏和胆管损伤。研究人员假设,抑制BA结合将增加非酰胺化BAs,改变BA组成,刺激胆汁流,从而改善肝脏和胆管损伤。雄性FVB/N小鼠接受3,5-二乙氧基羰基-1,4-二氢可力丁(DDC)喂养4周以诱导硬化性胆管炎样肝损
胆汁淤积期间胆汁酸(BAs)在肝内积累导致肝脏和胆管损伤。研究人员假设,抑制BA结合将增加非酰胺化BAs,改变BA组成,刺激胆汁流,从而改善肝脏和胆管损伤。雄性FVB/N小鼠接受3,5-二乙氧基羰基-1,4-二氢可力丁(DDC)喂养4周以诱导硬化性胆管炎样肝损伤,联合或不联合针对Cyp2c70的siRNA(siCyp2c70)使人源化BA池。DDC喂养的小鼠(联合或不联合siCyp2c70)接受抑制胆汁酸-CoA连接酶BACL(siBacl)的siRNA处理,进而抑制BA结合。通过生化及(免疫)组织学评估肝损伤。还评估了胆汁流、胆汁BA和谷胱甘肽水平、肝羟脯氨酸、转录组和蛋白质分析。在DDC siCyp2c70动物中,siBacl减少了胆汁结合型BAs,分别与胆汁流和胆汁谷胱甘肽输出增加2倍和3倍相关。此外,肝脏和胆管损伤的生化及组织学特征得到改善。虽然肝脏炎症仅部分减轻,但纤维化得到改善,表现为纤维化基因表达降低和羟脯氨酸水平降低。CK19和Vcam蛋白表达显著降低。RNA测序表明肝脏活性氧(ROS)解毒基因表达增强,伴随丙二醛水平降低。因此,抑制BA结合可能通过增加胆汁流、增强胆汁谷胱甘肽分泌和减少氧化应激来改善肝脏和胆管损伤。
**论文解读:抑制胆汁酸结合改善胆汁淤积性肝损伤的机制研究**
**研究背景与问题**
胆汁淤积性肝病,如原发性硬化性胆管炎(PSC)和原发性胆汁性胆管炎(PBC),其治疗选择仍然有限。尽管熊去氧胆酸(UDCA)作为PBC的一线治疗具有一定的利胆效应,但用于PSC时疗效存在争议,且高剂量时可能具有毒性。近年来,PBC的二线治疗药物如seladelpar和elafibranor虽靶向胆汁酸(BA)稳态,但能否逆转晚期纤维化仍不明确。值得注意的是,UDCA的侧链缩短衍生物——norucholic acid(NCA,前称norUDCA),因其相对抵抗酰胺化/结合,能够促进胆肝分流,在啮齿动物中表现出强大的利胆和抗纤维化作用,并在PSC患者中显示有益效果。基于此,研究人员提出假设:抑制BA结合的关键酶——胆汁酸-CoA连接酶(BACL,常规基因名:Slc27a5),可能通过增加非结合型BA的水平,促进胆肝分流,从而对抗胆汁淤积性肝损伤和纤维化。本论文发表于《npj Gut and Liver》,旨在验证这一假设,并探索其在人源化BA池背景下的作用。
**主要关键技术方法**
研究人员采用8周龄雄性FVB/N小鼠,通过腹腔注射小干扰RNA(siRNA)抑制Bacl(siBacl)和/或Cyp2c70(siCyp2c70),以抑制BA结合或获得人源化BA池(减少鼠胆酸合成)。动物给予含0.1% 3,5-二乙氧基羰基-1,4-二氢可力丁(DDC)的饲料4周,诱导硬化性胆管炎样损伤与胆汁淤积。关键方法包括:胆汁流测量(胆囊插管法)、胆汁BA谱分析(代谢组学平台)、血清生化检测(ALT、AST、AP等)、组织学染色(H&E、天狼星红)、免疫组化(Mac-2、CK19、Vcam)、肝羟脯氨酸定量、bulk RNA测序及基因表达分析。每组动物数量为6只。
**研究结果**
**抑制Bacl刺激胆汁流并改变胆汁BA谱**
通过胆汁流测量发现,DDC喂养小鼠中抑制Bacl(DDC siBacl组)及联合抑制Bacl与Cyp2c70(DDC siCombi组)均显著增加肝胆胆汁流。胆汁中BA绝对浓度不变,但胆汁谷胱甘肽(GSH)水平及输出量显著增加,提示GSH输出增加可能促进胆汁流。BA谱分析显示,DDC siBacl组中非结合型BA(如胆酸CA和β-鼠胆酸β-MCA)成为主要成分,而结合型BA(如牛磺胆酸TCA和牛磺-β-鼠胆酸TβMCA)减少;在DDC siCyp2c70组中,牛磺鹅去氧胆酸(TCDCA)占约75%,联合抑制后CA增加且TCDCA减少。
**抑制Bacl改善DDC诱导的肝损伤**
H&E染色显示,抑制Bacl后DDC喂养小鼠肝脏炎症细胞浸润减少。血清转氨酶(ALT、AST)和碱性磷酸酶(AP)水平显著降低,总BA水平在DDC siBacl组中下降,但在DDC siCombi组中与DDC siCyp2c70组相比无显著变化,表明肝损伤生化指标改善。
**抑制Bacl部分改善人源化BA池小鼠的DDC诱导肝炎症**
Mac-2/半乳糖凝集素-3免疫组化显示,DDC siBacl组巨噬细胞数量减少,但DDC siCombi组与DDC siCyp2c70组相比无明显差异。促炎标志物(F4/80、Cxcl1、Cxcl2、Ccl2、Ccl5)的mRNA水平在DDC siBacl组中显著降低,而在DDC siCombi组中未进一步改善,表明抑制Bacl在非人源化BA池背景下更能减轻炎症。
**抑制Bacl改善DDC诱导的肝纤维化**
天狼星红染色显示,DDC siBacl和DDC siCombi组肝脏纤维化面积减少。纤维化基因Col1a1的mRNA表达及肝羟脯氨酸含量在两组中均显著降低,证实抑制Bacl可减轻纤维化。
**抑制Bacl改善DDC诱导的胆管反应和反应性胆管细胞表型**
CK19(胆管反应标志物)和Vcam-1(反应性胆管细胞标志物)的免疫组化及基因表达分析显示,DDC siBacl和DDC siCombi组中两者水平均显著降低,表明抑制Bacl可减少胆管细胞增殖与活化。
**抑制Bacl上调ROS解毒相关基因表达**
bulk RNA测序分析显示,DDC siBacl和DDC siCombi组中参与活性氧(ROS)解毒的基因(如Gstm1/2/3/4、Gsta1/2/5、Gstp1)表达上调,同时肝丙二醛(MDA)水平降低,提示抑制BA结合具有抗氧化效应。
**讨论与结论总结**
讨论部分指出,抑制BA结合改善DDC诱导的胆汁淤积性肝损伤可能通过以下机制实现:非结合型BA的胆肝分流,增加胆汁流并稀释细胞毒性BA;胆汁GSH输出增加,促进胆汁酸非依赖性胆汁流并中和ROS;非结合型BA(如β-MCA)的直接细胞保护和抗凋亡作用,以及CA等对肝星状细胞活化的潜在调控。在DDC siBacl组中,肝炎症改善更明显,可能归因于β-MCA的亲水性;而在人源化BA池背景下,TCDCA等疏水性结合BA的毒性可能抵消部分抗炎效果。但纤维化改善在两组中均显著,提示非结合BA可能具有直接抗纤维化效应。研究结论可总结为:抑制BA结合通过增加胆汁流、增强胆汁谷胱甘肽分泌及非结合BA的抗氧化和潜在抗纤维化作用,改善胆汁淤积性肝损伤(包括纤维化)。这一策略为治疗胆汁淤积性肝病提供了新思路。