武漢大學(xué)模式動物研究所工作人員在進(jìn)行實驗。受訪者供圖
多面體的肝臟細(xì)胞、神秘的肝臟巨噬細(xì)胞、善變的星形細(xì)胞……作為人體最大代謝器官的肝臟內(nèi)部千姿百態(tài)，細(xì)胞類型眾多，探秘的故事正是從這里開始。
不久前，國際權(quán)威綜述類期刊《疾病病理機(jī)制年鑒》(Annual Review Pathology)刊登了一篇題為《天然免疫分子調(diào)控代謝疾病和心血管疾病》的文章。“天然免疫很長時間以來被認(rèn)為是機(jī)體抵御外來入侵的‘警察系統(tǒng)’，然而我們要講述的是另一個故事，它們還進(jìn)行代謝調(diào)控等工作。”在近日召開的第五屆武漢肝臟代謝與心血管疾病國際學(xué)術(shù)會議期間，作者之一的武漢大學(xué)人民醫(yī)院研究助理教授張曉晶博士向科技日報講解這篇高水平綜述的標(biāo)題中所暗藏的“玄機(jī)”。通俗地說，機(jī)體里的“大內(nèi)衛(wèi)隊”竟然還有重要的兼職，它們之前未被覺察的另一個任務(wù)是什么呢?
應(yīng)武漢大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院院長、模式動物研究所所長李紅良教授的邀請，在本次學(xué)術(shù)會議期間，美國科學(xué)院院士麥克·凱林、蒂莫西·畢勒等近六十位國際頂尖專家就學(xué)界在這一領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)的新進(jìn)展進(jìn)行了深入交流，勾勒出全新的細(xì)胞機(jī)制網(wǎng)絡(luò)。
外侵者和潛入者，都會激發(fā)免疫
基于相應(yīng)的基礎(chǔ)研究，人們對于病毒性肝炎及病毒如何入侵并危害肝臟已經(jīng)有了相對成熟、系統(tǒng)的認(rèn)知和應(yīng)對策略。然而，人們往往會視外侵者為“眼中釘”，反而對過量脂質(zhì)等潛入者的危害視而不見。武漢大學(xué)中南醫(yī)院研究助理教授姬燕曉博士表示，對非酒精性脂肪肝炎的新近病理生理研究顯示，有“潛入者”的肝臟細(xì)胞，也能啟動免疫體系，如果程度嚴(yán)重甚至啟動“毀滅”程序。
當(dāng)非酒精性脂肪肝病發(fā)展到嚴(yán)重的炎癥階段，肝臟內(nèi)巨噬細(xì)胞就會異常活躍起來，它們會從血液中募集更多兄弟炎癥細(xì)胞，例如白細(xì)胞就會進(jìn)到肝臟里面，出現(xiàn)炎癥細(xì)胞浸潤。“這個時候如果做病理分析，就會看到肝臟里面有很多炎癥細(xì)胞，圍著變大的肝臟細(xì)胞。”姬燕曉說，這就說明肝臟細(xì)胞里邊“出事兒”了，不要以為炎癥細(xì)胞是去解救肝臟細(xì)胞的，很可能炎癥細(xì)胞已經(jīng)認(rèn)為它是不正常細(xì)胞，想把它干掉。而這個機(jī)制與肝炎病毒入侵后，免疫系統(tǒng)對帶毒肝臟細(xì)胞的“絞殺”很相似。
對于肝臟來說，肝炎病毒顯然是外侵者，而由于過度攝入高脂肪食物導(dǎo)致肝臟內(nèi)過度蓄積脂質(zhì)，則是潛入者，它們都會激發(fā)免疫。
“當(dāng)被診斷出脂肪肝時，人們或許只會認(rèn)為肝臟細(xì)胞里多了一些‘小油滴’。”李紅良表示，但對于分子水平的基礎(chǔ)研究發(fā)現(xiàn)，這些過度蓄積的脂質(zhì)同樣會損害肝臟并啟動機(jī)體內(nèi)免疫系統(tǒng)的反應(yīng)。細(xì)胞的“大內(nèi)衛(wèi)隊”會視“小油滴”為異物，開啟免疫機(jī)制的相關(guān)路徑。這一觀點也得到美國科學(xué)院院士加州大學(xué)圣地亞哥分校的麥克·凱林的認(rèn)同，他認(rèn)為肝臟內(nèi)脂質(zhì)代謝紊亂會導(dǎo)致肝臟細(xì)胞處于應(yīng)急狀態(tài)，使得局部炎癥加劇，并最終加快肝硬化甚至肝癌的發(fā)病進(jìn)程。同時，目前已經(jīng)有包括加州大學(xué)圣地亞哥分校教授大衛(wèi)·博瑞納團(tuán)隊在內(nèi)的多個國際知名教授團(tuán)隊的研究都支持這個觀點。“人們發(fā)現(xiàn)不僅脂肪肝，肥胖、動脈粥樣硬化等狀態(tài)的存在，都會誘發(fā)慢性、長期、低水平的炎癥。”姬燕曉說，這些炎癥從外觀上人們感覺不到，不會發(fā)熱也不會疼痛，沒有異常，但是如果持續(xù)時間久了就會誘發(fā)各種疾病。
基于武漢大學(xué)模式動物研究對來自全國100多家醫(yī)院的2000多萬份真實人群的健康數(shù)據(jù)進(jìn)行的大數(shù)據(jù)分析結(jié)果，李紅良在大會上報告了非酒精性脂肪肝病患者與冠心病、心血管疾病、中風(fēng)等存在著高度的相關(guān)性。“這極大可能意味著非酒精性脂肪肝病的存在會增加心血管、中風(fēng)等的幾率。”李紅良說。來自美國德州大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心的資深心臟病學(xué)教授約瑟夫·希爾在大會報告上也明確指出非酒精性脂肪肝病等代謝紊亂相關(guān)性疾病是心血管疾病死亡率居高不下的重要因素。
細(xì)胞通路拐出一片“新大陸”
那么，為什么會出現(xiàn)這樣的關(guān)聯(lián)?人們能不能從分子機(jī)理上找到相關(guān)的機(jī)理解釋這些現(xiàn)象的發(fā)生?
“人們發(fā)現(xiàn)雖然免疫系統(tǒng)啟動了，卻并沒有產(chǎn)生誘發(fā)經(jīng)典的免疫分子通路。”姬燕曉說，這意味著很早前人們發(fā)現(xiàn)的免疫依賴的通路并沒有工作。也就是說，“大內(nèi)衛(wèi)隊”雖然行動了，可是并沒有按照之前發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞通路去執(zhí)行任務(wù)，而是在細(xì)胞通路上拐了個彎，去執(zhí)行了原本任務(wù)之外的任務(wù)。
那么，它們干什么去了呢?李紅良團(tuán)隊在基礎(chǔ)研究的過程中發(fā)現(xiàn)了在肝細(xì)胞中免疫相關(guān)分子機(jī)制的“新大陸”，即天然免疫的非免疫依賴調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。
“我們用油脂刺激了肝臟細(xì)胞，模擬飲食，例如給細(xì)胞或者實驗鼠高脂供給之后，對肝臟細(xì)胞進(jìn)行分析。”姬燕曉解釋，我們選取不同干預(yù)時間的肝臟細(xì)胞進(jìn)行多種組學(xué)的聯(lián)合分析。通過對比會看到一些蛋白發(fā)生了顯著的變化，并能夠掌握蛋白變化的“時間線”。
相對應(yīng)地，研究人員也會從中發(fā)現(xiàn)發(fā)生作用的關(guān)鍵基因的線索。“我們會鎖定一些關(guān)鍵基因進(jìn)行進(jìn)一步的深入研究分析。”姬燕曉說，利用基因工程的方法，將該基因敲除，可以證實免疫系統(tǒng)的非免疫依賴信號“走過”的通路。
基于這一研究策略，李紅良領(lǐng)導(dǎo)的武漢大學(xué)模式動物研究所獲得了多個調(diào)控非酒精性脂肪肝病的關(guān)鍵分子靶點。2018年前后，《自然·醫(yī)學(xué)》《肝臟病學(xué)》等雜志先后發(fā)表了一系列研究成果，他們經(jīng)過近八年研究發(fā)現(xiàn)了通過阻斷“ASK1”或者“TAK1”酶的激活的系列關(guān)鍵分子，可明顯抑制非酒精性脂肪性肝炎的炎癥發(fā)生、肝臟纖維化、胰島素抵抗和肝臟脂質(zhì)堆積等一系列疾病過程，并在動物身上進(jìn)行了實驗證實。基于以上研究成果，團(tuán)隊已經(jīng)開發(fā)了2個全新的小分子先導(dǎo)化合物，目前已經(jīng)在非人靈長類非酒精性脂肪肝炎模型上獲得了良好的療效，并計劃在近期開展臨床前的研究開發(fā)工作。
記者在本次學(xué)術(shù)會議上獲悉，在過去10年時間里，李紅良帶領(lǐng)團(tuán)隊成功解析了一系列對非酒精性脂肪肝病疾病進(jìn)程有關(guān)鍵調(diào)控功能的靶點及分子通路，為相關(guān)藥物的開發(fā)提供了重要靶點及思路。這些研究成果受到該領(lǐng)域內(nèi)的權(quán)威專家廣泛認(rèn)可，李紅良團(tuán)隊也受邀于2018年在國際權(quán)威期刊《生理學(xué)綜述》發(fā)表題為《天然免疫信號通路及其在代謝和心血管疾病中的作用》的論著。
因果之間仍有“黑箱”待解
“細(xì)胞中的分子事件是一個復(fù)雜的網(wǎng)。我們尋找到的通路是最明顯、起最關(guān)鍵作用的‘主路’。”姬燕曉說，組學(xué)的分析提示研究人員，分子機(jī)制是“牽一發(fā)而動全身”的，仍舊有更復(fù)雜的機(jī)制有待探索。
過量攝入油脂，引發(fā)免疫系統(tǒng)的介入，進(jìn)而引發(fā)代謝紊亂，甚至在非酒精性脂肪肝病的惡化過程中也引來免疫細(xì)胞對肝臟細(xì)胞的攻擊。一因一果的之間，仍是一個待解的“黑箱”，剛剛有了些眉目。
“細(xì)胞通路的勾勒是全世界科學(xué)家共同工作的集合。”姬燕曉說，每個研究都可能為這幅拼圖的完整性貢獻(xiàn)一份力量。“我們的系列研究，可以為這個巨大的網(wǎng)絡(luò)提供重要的節(jié)點甚至主線。”
目前解開的細(xì)胞通路，已經(jīng)形成了全球共享的數(shù)據(jù)庫，例如reactome、KEGG等網(wǎng)站將通路整合起來。后續(xù)的發(fā)現(xiàn)將讓這個網(wǎng)絡(luò)更加豐富。
在此次大會上，很多頂尖專家都帶來了全新的研究成果。例如康奈爾大學(xué)醫(yī)學(xué)教授大衛(wèi)·科恩表示，他們發(fā)現(xiàn)棕色脂肪中線粒體介導(dǎo)的能量消耗，能夠起到調(diào)控非酒精性脂肪肝的作用，并能作用于肥胖、糖尿病的發(fā)生發(fā)展進(jìn)程。而美國科學(xué)院院士蒂莫西·畢勒則表示，其團(tuán)隊重點關(guān)注高遷移率族蛋白1(HMGB1)在肝臟損傷中發(fā)揮的關(guān)鍵調(diào)控作用，最新成果發(fā)現(xiàn)HMGB1可直接結(jié)合線粒體DNA并將其運送至胞漿DNA感受器，相關(guān)研究首次系統(tǒng)、深入闡明了肝細(xì)胞中HMGB1在不同誘因?qū)е碌母螕p傷中的具體調(diào)控機(jī)制，為深入解析肝臟損傷發(fā)病機(jī)制和針對性開發(fā)靶向藥物提供了重要支持。(張佳星)
