非酒精性脂肪肝病與肥胖、2 型糖尿病、高脂血症等代謝紊亂關係密切，可發展為非酒精性脂肪性肝炎（NASH）。NASH導致的肝纖維化和肝硬化通常會導致系統性併發症，目前尚無有效療法。隨著我國生活水平的提升，2018年中國人群脂肪肝的患病率已超過25%。而NASH作為全球範圍內激增的代謝綜合徵，已成為全球的主要健康負擔。因此，解碼NASH發病的分子及細胞機制將有助於非酒精性脂肪肝病的治療。
肝臟在損傷後具有自我修復的再生能力。然而慢性肝病如NASH經常抑制肝的再生能力，導致過度的瘢痕形成，即纖維化。嚴重者可發展為肝硬化，進一步導致肝癌。揭示調控肝臟再生和纖維化有助於設計新抗纖維化療法，從而達到抑制病理性纖維化，並增強受損肝臟的再生的治療目的。四川大學華西二院/生物治療國家重點實驗室丁楅森和曹中煒課題組以往研究發現血管內皮細胞透過表達旁分泌(angiocrine)因子形成“引導性血管微環境”，調控肝和肺的再生和纖維化【1-6】。然而NASH發生發展過程中肝血管微環境表型及angiocrine功能轉變的分子和細胞機制尚不明確。
2021年10月6日，曹中煒和丁楅森課題組與華西醫院陳利平合作在Science Translational Medicine雜誌發表題為Targeting epigenetically maladapted vascular niche alleviates liver fibrosis in nonalcoholic steatohepatitis的論文，解碼了血管內皮細胞在NASH中促進肝纖維化的細胞學變化及所涉及的表觀遺傳機制，並發現病變肝內皮細胞表達的angiocrine節點作為肝纖維化疾病治療靶點以及診療標誌物的臨床轉化意義。
肝血供由肝靜脈、肝動脈和門靜脈之間的竇狀血管系統完成。竇狀血管系統中有一層表達表達CLEC4G和OIT3的竇內皮細胞和表達CD34的大血管內皮細胞。因此，不同解剖部位的肝臟內皮細胞表現出特殊的形態和表型標記，具有“竇-大血管”的血管層次和器官內分類。然而，目前的臨床或臨床前模型還沒有系統地在單細胞水平上闡明特定的肝血管內皮亞群在NASH病理發生中的功能貢獻。
本文第一作者張華博士，研究生馬永源和黃星銘透過與華西醫院陳利平合作，對人肝硬化患者肝臟非實質細胞（NPCs）進行單細胞測序（scRNA-seq）分析，發現硬化NPCs中，血管內皮細胞變化最顯著，硬化病人肝臟中大血管內皮細胞比例顯著增加，竇內皮細胞顯著減少，並且發生“竇-大血管”內皮失調。組蛋白修飾顯示，與實質細胞相比，人硬化肝臟中NPCs組蛋白乙醯化顯著降低。進一步分析顯示硬化內皮細胞中組蛋白修飾和DNA甲基化相關的基因變化最多。內皮特異性敲除小鼠揭示肝臟內皮細胞中HDAC2和DNMT1的異常活化在NASH模型中導致“竇-大血管”內皮失調，進而導致肝臟纖維化。
在敲除鼠研究基礎上，張華、馬永源和成鑫英建立了能更好模擬人代謝紊亂的小型豬NASH模型。小型豬在NASH模型中血清葡萄糖、肝纖、肝損傷、膠原沉積、脂質沉積等指標均有顯著升高，並出現明顯的假小葉肝硬化表型，而HDAC2和DNMT1抑制劑治療後明顯改善了小型豬的肝臟纖維化及血液學指標。單細胞測序顯示NASH小型豬也發生“竇-大血管”內皮失調。而利用HDAC2和DNMT1抑制劑的聯合治療手段在小型豬NASH模型中逆轉了“竇-大血管”內皮失調並促進了纖維化肝再生。
聯合華西醫院吳東波組，研究團隊發現人和豬的硬化肝臟血管竇內皮細胞中發生血管旁分泌angiocrine因子重程式設計，其中促纖維化的IGFBP7和ADAMTS1表達顯著升高。在肝硬化/纖維化病人血漿中，IGFBP7和ADAMTS1水平也明顯升高。值得注意的是與傳統肝損傷指標ALT或AST相比，IGFBP7和ADAMTS1在病人中可作為更靈敏的肝臟纖維化生物學標誌物。透過比較不同誘因的肝臟纖維化病人以及NASH不同階段血漿，作者發現不同誘因的肝硬化/纖維化患者血漿中IGFBP7和ADAMTS水平均明顯升高，尤其是這兩個指標可有效區分NASH和單純脂肪變性患者。最後，作者透過基因敲除小鼠和人內皮細胞外囊泡移植實驗揭示了IGFBP7+和ADAMTS1+的竇內皮細胞透過啟用TH17細胞促進了肝臟纖維化或硬化。
本研究在單細胞水平上解析了血管內皮細胞透過表觀遺傳變化啟用TH17細胞導致肝臟纖維化的angiocrine機制。結果顯示了在NASH中angiocrine IGFBP7和ADAMTS1作為血管微環境治療靶點和肝纖維化生物標記物的轉化意義。
四川大學張華博士、吳東波博士、馬永源、成鑫英、黃星銘博士研究生為本文的第一作者。通訊作者是四川大學曹中煒，丁楅森，和陳利平。
四川大學曹中煒為國家傑青，在華西二院/生物治療國家重點實驗室與丁楅森組長期合作研究纖維化器官及腫瘤血管微環境。該團隊長期招聘生物資訊學，蛋白組學，動物模型，臨床研究等多學科的副研究員和博士後，並歡迎感興趣的研究生及本科生加入。
原文連結：
www.science.org/doi/10.1126/scitranslmed.abd1206
製版人：十一
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