S100钙结合蛋白16（S100A16）通过Erb-B2受体酪氨酸激酶2（ERBB2）介导的糖酵解促进肝星状细胞活化从而驱动肝纤维化

《Cell Biochemistry and Function》：S100 Calcium-Binding Protein 16 (S100A16) Promotes Hepatic Stellate Cell Activation Via Erb-B2 Receptor Tyrosine Kinase 2 (ERBB2)-mediated Glycolysis to Facilitate Liver Fibrosis

　　

肝星状细胞（HSC）活化是肝纤维化中的关键介质，糖酵解发挥关键调控作用。S100钙结合蛋白16（S100A16）与多种病理过程相关，但其在肝纤维化中的功能与机制仍不清楚。本研究旨在阐明S100A16在HSC活化中的功能及其与Erb-B2受体酪氨酸激酶2（ERBB2）介导糖酵解的交互关系。研究人员以转化生长因子-β1（TGF-β1）刺激的人肝星状细胞LX2和四氯化碳（CCl4）诱导小鼠分别作为体外与体内模型。细胞增殖与α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）表达通过Cell Counting Kit-8（CCK-8）与免疫荧光检测；糖酵解通过细胞外酸化率（ECAR）、乳酸生成、葡萄糖摄取及糖酵解酶水平检测；分子互作通过生物信息学与免疫共沉淀分析；肝损伤与纤维化通过苏木精-伊红（H&E）/Masson染色评估；S100A16、ERBB2及纤维化标志物表达通过定量实时PCR（qRT-PCR）与Western blot量化。结果显示，S100A16在纤维化肝组织与TGF-β1刺激的LX2细胞中上调；TGF-β1增加乳酸生成与糖酵解，而S100A16敲低产生相反效应。S100A16敲低或糖酵解抑制均可减弱TGF-β1诱导的增殖及α-SMA、Collagen 1、Fibronectin上调。S100A16与ERBB2相互作用并促进其表达；ERBB2敲低降低TGF-β1诱导的糖酵解与HSC活化，而S100A16过表达可抑制该效应。体内中S100A16敲低改善CCl4诱导的肝损伤与纤维化、降低血清乳酸、下调S100A16与ERBB2并抑制糖酵解。综上，S100A16通过ERBB2介导的糖酵解促进HSC活化与肝纤维化，提示S100A16-ERBB2-糖酵解轴可作为潜在治疗靶点。

论文《S100钙结合蛋白16（S100A16）通过Erb-B2受体酪氨酸激酶2（ERBB2）介导的糖酵解促进肝星状细胞（HSC）活化以驱动肝纤维化》发表在《Cell Biochemistry and Function》。肝纤维化是慢性肝损伤后细胞外基质（ECM）过度蓄积的进展性疾病，可发展为肝硬化、肝细胞癌与肝衰竭。HSC是纤维化的主要效应细胞，活化后大量分泌ECM。已有研究提示代谢重编程尤其是有氧糖酵解是HSC活化核心特征，抑制关键糖酵解酶可减轻实验性肝纤维化；S100家族成员S100A16在肾与肺纤维化中被证实参与内质网应激等过程，且已有研究证明S100A16在HSC活化中上调、基因缺失可减轻纤维化、转基因小鼠可自发肝纤维化。但S100A16是否经糖酵解通路调控HSC活化、以及ERBB2如何介导该过程尚不清楚。ERBB2属表皮生长因子受体（EGFR）家族，在乳腺癌等肿瘤中被证明可上调乳酸脱氢酶A（LDHA）促进糖酵解，并在肺、肾纤维化中参与成纤维细胞活化。因此，研究人员开展本研究以明确S100A16/ERBB2/糖酵解轴在HSC活化与肝纤维化中的作用。

研究人员以TGF-β1刺激人LX2细胞与CCl₄诱导C57BL/6J雄性小鼠肝纤维化模型为体系，采用AAV8介导肝内向性敲低S100A16，结合体外转染shRNA与过表达质粒，利用qRT-PCR、Western blot、CCK-8、免疫荧光、Seahorse检测ECAR、乳酸与葡萄糖摄取检测、生物信息学数据库预测、免疫共沉淀（Co-IP）、H&E与Masson染色、血清ALT/AST检测等技术，并在体内外分别来源为LX2细胞系与24只雄性C57BL/6J小鼠（分为control、CCl₄、CCl₄+AAV-sh-NC、CCl₄+AAV-sh-S100A16四组，每组6只）中验证。

3.1 S100A16 Mediates TGF-β1-induced Glycolytic Activation in HSCs：研究人员通过免疫荧光、qRT-PCR、Western blot、葡萄糖摄取、乳酸检测与Seahorse ECAR实验，发现TGF-β1上调S100A16及α-SMA，S100A16敲低降低己糖激酶II（HK2）与LDHA表达，并抑制TGF-β1引起的葡萄糖摄取、乳酸生成与ECAR升高，表明S100A16敲低抑制TGF-β1诱导的HSC糖酵解。

3.2 Knockdown of S100A16 Inhibates HSC Activation Via the Glycolytic Pathway：研究人员以sh-S100A16与2-脱氧-D-葡萄糖（2-DG）处理TGF-β1刺激的LX2细胞，经CCK-8、qRT-PCR、Western blot与免疫荧光证实，S100A16敲低或糖酵解抑制均可逆转TGF-β1引起的增殖增强及α-SMA、Collagen 1、Fibronectin上调；S100A16过表达加重活化，而2-DG可抵消该促纤维化效应，说明S100A16依赖糖酵解促进HSC活化。

3.3 S100A16 Interacts with ERBB2 to Promote Its Expression：研究人员用Pathway Commons与IntAct数据库预测，并以Co-IP验证S100A16与ERBB2存在物理结合；Western blot显示TGF-β1上调ERBB2，S100A16敲低降低ERBB2蛋白水平，ERBB2敲低不降低S100A16，过表达S100A16进一步升高ERBB2且可被ERBB2敲低削弱，表明S100A16位于ERBB2上游并通过结合促进其表达。

3.4 S100A16 Promotes HSC Activation through ERBB2-mediated Glycolysis：研究人员共转染oe-S100A16与sh-ERBB2，检测HK2/LDHA、增殖、葡萄糖摄取、乳酸、纤维化标志物后得出，ERBB2敲低降低TGF-β1诱导的糖酵解酶与纤维化标志物，并抑制增殖；S100A16过表达可部分恢复这些表型，而ERBB2敲低削弱S100A16过表达的促活化作用，证明S100A16经ERBB2介导糖酵解促进HSC活化。

3.5 S100A16 Promotes Liver Fibrosis through ERBB2-mediated Glycolysis：研究人员在CCl₄小鼠中经AAV8-sh-S100A16干预，检测肝体比、血清ALT/AST、H&E/Masson、肝乳酸与蛋白表达，发现S100A16敲低减轻肝损伤、炎症浸润、胶原沉积，降低乳酸、S100A16、ERBB2、α-SMA、Collagen 1、HK2与LDHA，说明体内S100A16缺失通过抑制ERBB2介导糖酵解缓解肝纤维化。

讨论部分中，研究人员指出肝纤维化缺乏高效治疗药物，HSC活化与有氧糖酵解密切相关。本研究首次验证S100A16经与ERBB2互作调控糖酵解而驱动HSC活化的分子级联。S100A16在TGF-β1与CCl₄模型中均上调，敲低可抑制糖酵解与纤维化标志物。基于已有文献中S100A16可抑制泛素-蛋白酶体降解靶蛋白的机制，研究人员认为S100A16可能通过保护ERBB2免于E3连接酶介导的泛素化而稳定ERBB2蛋白。ERBB2在多种器官纤维化中促成纤维细胞活化，本研究发现其敲低下调HK2/LDHA并抑制HSC增殖与ECM标志物；S100A16过表达可 rescue ERBB2缺失表型，但ERBB2敲低后仍有残余糖酵解与促纤维化活性，提示存在ERBB2非依赖补偿通路。相比ERBB2长期抑制有心脏毒性等风险，S100A16在正常肝低表达、纤维化时选择性上调，更具治疗特异性。研究人员也承认局限：AAV8为非HSC特异性、可能经肝细胞微环境间接影响HSC；S100A16还可能调控其他代谢通路；S100A16-ERBB2结构基础与临床相关性需进一步验证。

研究结论部分译为：S100A16通过与ERBB2结合上调糖酵解酶（HK2/LDHA），增加乳酸生成从而活化HSC，加速肝纤维化。S100A16经ERBB2依赖的糖酵解重编程促进HSC活化，界定了肝纤维化中一条新的S100A16/ERBB2/糖酵解信号通路，并提示该轴可作为抗纤维化治疗的潜在靶点。