任何类型的肝损伤都会引起快速的伤口愈合反应,导致细胞外基质沉积,随着时间的推移,最终会导致肝硬化。肝星状细胞(HSC)是一种非常多变的非实质性细胞类型,对肝脏对损伤的反应至关重要。这些位于Diss内皮下间隙的周细胞样星形细胞通常充满含有视黄酯的核周脂滴(LD)。然而,在损伤期间,细胞获得高度增殖、纤维生成和收缩的表型,同时失去LD,导致游离视黄醇释放到细胞外空间。然而,视黄醇酯中脂肪酸成分的去向一直是个谜。
根据最近的发现,肝细胞是肝脏中的固有实质细胞,它利用自噬来消化细胞内的脂质,以维持能量稳态。自噬对肝细胞内脂质降解的贡献使我们假设自噬信号也可能在HSC激活期间驱动LD的释放。
与我们的假设一致,在四氯化碳(CCl4)或硫代乙酰胺(TAA)诱导肝损伤后的小鼠体内和培养细胞激活期间,以及在乙型肝炎感染肝脏的人类HSC中,均记录到HSC自噬诱导。与正常人肺细胞相比,特发性肺纤维化患者肺成纤维细胞的自噬也上调。
在培养激活的小鼠HSC中,3-甲基腺嘌呤或氯喹对自噬的药理拮抗作用导致关键纤维生成基因的表达降低(Col1a1/胶原蛋白α1(I)和Col1a2/α2(I),Pdgfrb,Acta2/α-sma和Mmp2)及其相应的蛋白质。使用更具体的方法,敲除必要的自噬基因附件7或附件5使用表达小发夹RNA的慢病毒载体,也抑制了HSC中纤维生成基因的表达。
基于这些发现,我们接下来利用HSC特异性缺失的小鼠系在活体肝损伤过程中确定了自噬有助于HSC激活附件7,通过将GFAP-Cre转基因小鼠与附件7液氧磷/液氧磷动物(HSC通常表达神经嵴标记,包括GFAP)。CCl4或TAA导致肝损伤后,这些小鼠的HSC数量和肝脏结构没有改变,但组织纤维化明显减少。与HSC激活减弱一致,油红O阳性液滴在细胞培养和体内保存,当自噬被抑制时。
为了确定自噬的参与是纤维化反应的一个普遍特征,还是仅限于肝脏中的成纤维细胞,我们检查了肾和肺中的成纤细胞是否也依赖于自噬。事实上,抑制肾系膜细胞和肺成纤维细胞的自噬也会减弱纤维生成,这表明自噬可能是大多数组织(如果不是所有组织)共同的纤维生成核心途径。
我们进一步假设,在HSC中,可能在其他纤维化细胞中,自噬对LD的代谢提供了细胞能量,这对促进细胞活化的分解代谢途径至关重要。正如预测的那样,HSC中自噬的抑制导致含甘油三酯LD的增加,与总ATP水平的降低相关,这可以通过添加游离脂肪酸油酸部分缓解。此外,依托莫西抑制脂肪酸氧化以与抑制自噬类似的方式阻断HSC激活。
总之,自噬提供了损伤后启动和维持肝纤维化细胞(HSC)激活表型所需的能量(). 这一新观点表明,虽然上皮细胞自噬可能是减轻损伤和维持短期内稳态的关键途径,但其在纤维生成细胞中的后果可能通过促进组织纤维化而最终恶化长期疾病结局。因此,选择性阻断纤维生成细胞的自噬成为一种有吸引力的候选抗纤维化策略。尽管如此,在复杂组织中细胞特异性抑制自噬仍然是一个具有挑战性的前景,目前这是不可能的。该发现还提供了另一个证据,表明自噬控制着对细胞和组织内环境稳定至关重要的反应范围的扩大。
图1。自噬在肝星状细胞(HSC)激活中的作用。损伤后,静止的HSC上调自噬,导致其核周液滴中的视黄酯水解。这一过程释放出可进行线粒体β-氧化的游离脂肪酸(FFA)。因此,自噬产生ATP能量以维持激活的表型。活化的HSC增殖并产生大量细胞外基质分子,导致肝纤维化。