肝星状细胞激活和MASH纤维化

【导语】

肝纤维化是MASH患者死亡率和不良肝脏事件的主要预测因素。静息肝星状细胞（HSC）被激活转变为肌成纤维细胞，进而分泌大量细胞外基质，导致肝脏纤维化瘢痕形成，是其主要发病机制。因此，抑制HSC活化对于预防和减少MASH纤维化至关重要。

“脂肪肝学苑”第36期，特别推荐美国加州大学Jerrold M. Olefsky团队2024年5月在Cell Metabolism期刊发表的一项研究“TM7SF3 controls TEAD1 splicing to prevent MASH-induced liver fibrosis”。该研究提出了一种全新的TM7SF3-hnRNPU-TEAD1信号通路通过调控TEAD1剪接在HSC激活和MASH相关纤维化中的作用，并展示了使用特定反义寡核苷酸（ASO）干预的潜在应用，为慢性肝病的治疗提供了新思路。

全文地址：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38670107/

· 研究背景 ·

Hippo信号通路和TEAD1与炎症、纤维化和癌症等多种疾病密切相关。然而，TEAD1在HSC中的作用尚未深入研究。本研究通过揭示核内七跨膜蛋白TM7SF3对TEAD1剪接的调控机制，探索其在MASH诱导的肝纤维化中的关键作用。

· 研究结果 ·

1. TM7SF3缺失促进HSC活化和纤维化

研究者发现，U2-OS细胞中TM7SF3敲低（KD）导致基因表达谱与肝纤维化/HSC激活谱高度相似。CCl₄处理或MASH饮食诱导的活化HSC中，Tm7sf3 mRNA表达降低（图1A）。构建肝脏类器官模型，使用脂肪酸混合物模拟MASH过程，发现TM7SF3 KO-HSC的纤维化和炎症相关基因（如Tgfb1、Col1a1、Timp1和Mcp1）及ECM蛋白表达显著增加（图1C-E）。siRNA沉默小鼠和人原代HSC中的Tm7sf3基因后，纤维化基因表达显著升高（图1F-G），HSC增殖增加（图1H-I）。结果表明，TM7SF3抑制HSC的活化，减少纤维化和炎症。

图1 TM7SF3 KO通过促进HSC活化和细胞增殖诱导肝脏类器官和HSC的纤维化

2. HSC特异性TM7SF3敲除加重MASH诱导的肝纤维化

为进一步评估TM7SF3 KO对HSC活化和肝纤维化的影响，研究者构建HSC特异性TM7SF3敲除小鼠（HSC-TM7SF3KO），西方饮食（WD）喂养6周后，HSC-TM7SF3KO小鼠肝脏羟脯氨酸含量升高；16周后，α-SMA免疫染色和COL1A1、TIMP1蛋白表达显著增加（图2A-C），炎症标志物表达升高（图2D-E），血清ALT水平显著上升（图2F）。TM7SF3缺失加重了MASH诱导的肝纤维化。

图2 HSC特异性TM7SF3 KO加重MASH诱导的肝纤维化

3. TM7SF3通过调控TEAD1剪接调节HSC活化

TEAD1在肝损伤后会发生选择性剪接（AS），从而调节其活性。研究发现，MASH患者肝脏中TEAD1表达显著升高（图3A），MASH小鼠HSC中TEAD1选择性剪接（AS）增加（图3B）。TM7SF3 KD促进TEAD1外显子5跳跃，产生更活跃的TEAD1△Ex5形式（图3C-D）。设计siRNA抑制外显子5跳跃（siTEAD1△Ex5），显著降低了TEAD1靶基因（如Ctgf和Cyr61）及HSC活化标志物（如ACTA2和Il-6）的表达（图3F-K）。在肝脏类器官中，siTEAD1△Ex5显著降低纤维化基因和蛋白表达（图3L-M）。TM7SF3通过调控TEAD1剪接抑制HSC活化。

图3 TM7SF3通过调节TEAD1选择性剪接来调节HSC活化

4. TM7SF3通过hnRNPU调控TEAD1剪接

AS的调节通常是通过剪接因子与前体mRNA序列的相互作用来实现的。为鉴定TM7SF3 KD诱导TEAD1 AS的直接作用剪接因子，研究者分析与TM7SF3结合的蛋白质列表，寻找可能含有位于TEAD1外显子5上游或下游100 bp的RNA结合基序序列的剪接因子。异质核核糖核蛋白U（hnRNPU）是唯一具有接近TEAD1外显子5邻近结合基序的剪接因子。RNA免疫沉淀（RIP）实验显示，hnRNPU与TEAD1前体mRNA结合，促进外显子5跳跃（图4A-E）。hnRNPU KD降低了TM7SF3 KD诱导的TEAD1剪接活性（图4F-G），并抑制HSC活化（图4H-I）。TM7SF3通过hnRNPU调控TEAD1剪接，抑制HSC活化。

图4 TM7SF3通过结合hnRNPU剪接因子抑制TEAD1选择性剪接

5. 靶向TEAD1前体mRNA的ASO抑制HSC活化

为进一步评估TEAD1 AS对HSC活化和MASH进展的影响，研究者设计ASO 56靶向hnRNPU结合基序，可显著降低TGFβ处理的HSC中TEAD1△Ex5及纤维化基因（如TGFB1、ACTA2、TIMP1）的表达（图5B）。在肝脏类器官中，ASO 56抑制了纤维化基因和蛋白表达（图5C-E）。小鼠体内实验显示，ASO 56减少了HSC中TEAD1△Ex5的表达（图5F），并抑制了Acta2和Col1a1的表达（图5H）。ASO 56通过抑制TEAD1剪接减少HSC活化。

图5 靶向TEAD1前体mRNA的ASO使HSC失活

6. ASO 56改善MASH小鼠表型

最后，研究者评估ASO 56体内改善小鼠MASH表型的能力。ASO 56降低了MASH小鼠肝脏中Ctgf和Birc5的表达（图6B-D），减少了炎症因子和纤维化水平（图6E-F），降低了血清ALT水平（图6J），并减少了肝细胞衰老（图6K）。天狼星红染色和羟脯氨酸含量测量显示，ASO 56显著降低了胶原蛋白沉积（图6L-M）。ASO 56通过抑制HSC活化改善MASH表型。

图6 靶向TEAD1前体mRNA的ASO体内促使HSC失活

· 研究结论 ·

本研究揭示了TM7SF3通过hnRNPU调控TEAD1剪接，抑制HSC活化和MASH相关纤维化的新机制。TM7SF3缺失导致TEAD1外显子5跳跃，产生更活跃的TEAD1△Ex5形式，加速HSC活化和纤维化。靶向TEAD1前体mRNA的ASO疗法在抑制HSC活化和改善MASH表型方面展现出潜在应用价值，为MASH诱导的肝纤维化治疗提供了新策略。