肝脏再生受代谢和免疫调节影响，中性粒细胞作为重要的免疫细胞，在清除坏死组织的同时，也能够促进肝细胞再生，但目前尚不清楚中性粒细胞参与受损肝脏修复的具体机制。近期，德克萨斯大学MD安德森癌症中心马莉团队在Nature Metabolism上发表了题为“LIFR regulates cholesterol-driven bidirectional hepatocyte-neutrophil cross-talk to promote liver regeneration”的文章。研究揭示了白血病抑制因子受体（LIFR）在肝脏再生中的核心作用。研究揭示了LIFR-STAT3-CXCL1-CXCR2和LIFR - STAT3 -胆固醇- ERRα -HGF轴形成肝细胞-中性粒细胞双向交互网络，推动肝脏再生修复。
为了确定LIFR在肝损伤修复和再生中的功能，研究者对肝脏特异性LIFR敲除小鼠（LIFRfl/fl;Alb-Cre）和对照小鼠（LIFRfl/fl）进行了肝部分切除术（PHx）。与对照小鼠相比，LIFR敲除小鼠在肝部分切除后48小时至2周，肝/体重比显著较低，提示肝重量恢复受损。肝LIFR敲除还引起肝切除术诱导的血清ALT和AST升高，表明肝损伤修复受阻。此外，LIFR敲除小鼠肝切除术后的肝细胞增殖水平低于对照小鼠，表现为核有丝分裂减少以及Ki67阳性肝细胞数减少。为了进一步确认LIFR缺失对肝修复和再生的影响，研究者向小鼠腹腔内注射四氯化碳（CCl4），结果发现与对照小鼠相比，LIFR敲除小鼠在CCL4处理后72 h的血清ALT和AST水平较高、坏死更明显、Ki67阳性肝细胞更少，显示肝损伤修复受到抑制。这些发现表明肝细胞LIFR表达缺失会阻碍小鼠肝脏手术切除或化学损伤后的肝修复和再生。 肝脏免疫细胞在肝脏损伤修复和再生中具有重要作用。为了评估肝细胞LIFR缺失对损伤肝脏中免疫细胞丰度的影响，研究者利用CyTOF技术在单细胞水平对肝脏浸润的免疫细胞进行分析。结果显示在接受肝部分切除术或CCL4处理的小鼠中，LIFR缺陷显著降低了肝脏中性粒细胞的丰度。随后，研究者使用Ly6G（中性粒细胞的标志物）抗体和Ki67对肝切片进行免疫荧光染色，进一步证实与对照小鼠相比，LIFR敲除小鼠在肝切除术后肝中性粒细胞数量和肝细胞增殖水平显著降低。Ki67阳性肝细胞的丰度与单个小鼠肝脏中性粒细胞的数量相关。研究者还发现肝脏切除术诱导中性粒细胞募集，与对照小鼠相比，LIFR敲除小鼠表现出骨髓中的中性粒细胞增加、血液和肝脏中的中性粒细胞减少。CCl4模型得到了类似的结果。这些结果表明肝细胞LIFR促进损伤诱导的骨髓中性粒细胞迁移到循环系统和受损的肝脏，这可能有助于肝细胞增殖和肝再生。 肝再生过程中的肝细胞增殖受多种因子影响，包括HGF、EGF、IL-6、TNF和、TGF-β。为了研究这些因子是否参与LIFR在肝再生中的作用，研究者检测了LIFR敲除和对照小鼠在肝部分切除术或CCL4处理后血清中上述因子的水平。结果发现LIFR敲除小鼠的HGF水平明显低于对照小鼠，而EGF、IL-6、TNF和TGF-β水平在这两组之间没有显著差异。注射表达LIFR的腺病毒的C57BL/6J小鼠在部分肝切除术后血清HGF明显升高，而清除中性粒细胞可逆转这一现象，表明LIFR以中性粒细胞依赖的方式促进HGF生成。为了进一步证实中性粒细胞是LIFR调节HGF来源，研究者从小鼠肝脏和血液中分离出中性粒细胞。发现LIFR敲除小鼠的肝脏、血液和骨髓中的中性粒细胞HGF减少，进一步证实肝细胞LIFR调控中性粒细胞分泌HGF。 肝脏是控制脂质稳态的中心器官，脂质是中性粒细胞活力、募集和功能的调节因子，胆固醇与肝再生有关。因此，研究者在肝部分切除术后72 h对LIFR敲除和对照小鼠的血浆样本进行了脂质组学分析，发现LIFR敲除小鼠胆固醇明显下调，并且在多个时间点可观察到与对照小鼠相比，LIFR敲除小鼠血清胆固醇水平较低。体外水平同样表明LIFR缺陷减少了肝细胞的胆固醇生成。腺病毒LIFR递送可上调血清胆固醇水平。全反式维甲酸（ATRA）诱导的HL-60（AdHL-60）细胞呈中性粒细胞形态，AdHL-60细胞经胆固醇处理后HGF的产生增加，且AdHL-60细胞条件培养基诱导肝细胞增殖的能力增强。以上结果表明，LIFR上调肝细胞来源的胆固醇并作用于中性粒细胞从而刺激HGF的产生。 研究者随后探索胆固醇如何调节中性粒细胞产生HGF。既往研究发现胆固醇可促进ERRα表达。研究者发现ERRα拮抗剂XCT790能够降低AdHL-60细胞中HGF的mRNA和蛋白水平，并抑制胆固醇对AdHL-60细胞和人中性粒细胞中HGF的诱导作用。此外，经胆固醇处理的中性粒细胞的条件培养基能促进肝细胞增殖，但胆固醇和XCT790共处理后，此效应消失。分子机制上，ERRα的异位表达诱导了HGF启动子的活性，利用JASPAR工具预测HGF启动子上ERRα的结合序列，ChIP-qPCR分析表明，胆固醇可诱导ERRα与HGF启动子结合，而XCT790可消除这一作用。以上数据表明胆固醇通过转录因子ERRα促进中性粒细胞HGF的产生。 为了确定LIFR是否通过中性粒细胞促进肝组织再生，研究者在肝部分切除术诱导的肝再生模型中使用Ly6G抗体去除中性粒细胞，并在肝部分切除前10日进行尾静脉注射表达LIFR的腺病毒或对照腺病毒。对来自肝脏、血液和骨髓的CD45+CD11b+Ly6G+细胞占总CD45+细胞的百分比进行定量，结果显示注射表达LIFR的腺病毒促进了损伤诱导的骨髓中性粒细胞迁移至血液和肝脏。相对于对照腺病毒组，接受LIFR腺病毒的小鼠在肝部分切除术后表现出较高的肝/体重比、较低的血清ALT和AST水平、较高的有丝分裂和Ki67阳性肝细胞百分比，去除中性粒细胞可逆转上述效应。这些发现表明肝细胞LIFR以中性粒细胞依赖的方式加速肝损伤修复和再生。 趋化因子可募集中性粒细胞和其他类型的白细胞到感染、炎症和损伤部位。中性粒细胞的募集主要由CXCL1，CXCL2和CXCL5介导。因此，研究者随后检测了LIFR敲除小鼠和对照小鼠在肝部分切除术或CCL4处理后肝脏中CXCL1，CXCL2和CXCL5的mRNA水平。肝部分切除后CXCL1显著上调，LIFR敲除可抑制CXCL1的上调。而CXCL2和CXCL5的水平在肝切除后无显著变化，且不受LIFR敲除的影响。在CCL4诱导的小鼠肝损伤模型中观察到类似的结果。体外实验同样证实了上述发现。提示肝损伤后LIFR促进肝细胞产生CXCL1。此外，研究者使用CXCR2拮抗剂SB225002处理LIFR敲除小鼠和对照小鼠，经SB225002处理的LIFR敲除小鼠在肝部分切除术后的肝/体重比、细胞周期蛋白D1表达、血清HGF水平、或肝脏、血液和骨髓中中性粒细胞的丰度（图7m-s）无显著差异，这表明CXCL1-CXCR2信号通路对于LIFR促进肝再生是必需的。 既往研究报道在炎症小鼠模型中，gp130-STAT3轴可诱导CXCL1表达。因此，研究者猜测肝损伤后，LIFR激活肝细胞gp130-STAT3信号通路，进而诱导CXCL1表达，招募修复性中性粒细胞。肝切除后，LIFR敲除小鼠肝脏中p-STAT3和CyclinD1的表达明显低于对照小鼠，而腺病毒递送LIFR后可升高p-STAT3和CyclinD1。肝细胞中LIFR的过表达上调了STAT3磷酸化、CXCL1生成和胆固醇分泌，这一作用被STAT3抑制剂TTI-101处理消除。此外，研究者在部分肝切除术前10天将对照或表达LIFR的腺病毒注射到C57BL/6J小鼠中，然后用TTI-101或CXCR2拮抗剂SB225002处理这些小鼠，发现LIFR过表达促进了损伤后的肝再生和肝细胞增殖，这一作用可被LIFR腺病毒逆转（图8g- j），抑制STAT3或CXCR2表达，可以减少肝切除术后LIFR诱导的骨髓中性粒细胞外流至血液和受损肝脏（图8k-n）。这些发现表明，LIFR通过STAT3-CXCL1-CXCR2信号通路介导中性粒细胞的募集和肝脏的再生。
该研究揭示了LIFR通过两条关键通路促进肝脏修复与再生：LIFR–STAT3–CXCL1–CXCR2通路促进损伤诱导的中性粒细胞从骨髓迁移到循环系统和受损的肝脏；LIFR–STAT3–胆固醇–ERRα–HGF通路介导肝细胞与中性粒细胞间的信息交流从而加速肝细胞增殖；为阐明肝脏再生机制提供了新视角。该研究提示通过靶向调控LIFR信号或相关通路，可能为肝损伤后的再生治疗提供创新性策略，减少患者对肝移植的依赖，为治疗肝脏疾病带来新希望。
摘译自DENG Y, ZHAO Z, SHELDON M, et al. LIFR regulates cholesterol-driven bidirectional hepatocyte-neutrophil cross-talk to promote liver regeneration[J]. Nat Metab, 2024, 6(9): 1756-1774. DOI: 10.1038/s42255-024-01110-y.
转自 肝胆情报官
