CD24分子调节小鼠肝内Ly6Clo巨噬细胞亚群及肝纤维化的机制研究

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目的:肝纤维化是大部分慢性肝病的主要并发症,是肝损伤较为严重或炎症持续存在的情况下肝脏的病理表现,可造成肝功能逐步丧失,星状细胞为肝脏纤维化的主要效应细胞,而巨噬细胞在肝脏免疫反应中发挥重要作用。随着肝损伤的发生,肝内巨噬细胞被激活并分泌相关细胞因子,导致星状细胞活化并发生成纤维母细胞样转变。CD24分子是机体炎症反应的重要负反馈调节分子,在肝纤维化发生时,CD24是否能通过调节巨噬细胞的活性及细胞因子分泌进而影响星状细胞的活化,未见报道。本研究的目的是探讨在小鼠肝纤维化进程中,CD24分子通过肝内巨噬细胞亚群对肝纤维化的调节作用及其分子机制。方法:应用野生型(WT)及CD24基因敲除小鼠(CD24-/-小鼠),建立总胆管结扎(BDL,Bile duct ligated)及假手术(SHAM)模型,在造模后的第7天处死取材。检测肝损伤的血清学指标ALT和AST的表达水平,评估肝脏损伤程度。天狼星红(Sirius)染色及特异性抗α-SMA荧光抗体染色(IF,Immunofluorescence)评估肝脏的纤维化状态。Real-time PCR检测组织中Acta2,Col1a1,Mmp13 mRNA的表达。应用抗F4/80和抗CD24荧光抗体对肝组织切片进行IF染色,观察肝组织中巨噬细胞数量及CD24分子的表达情况。提取肝组织中非实质细胞,流式细胞术分析肝脏中巨噬细胞的比例数量及CD24分子的表达变化。提取WT及CD24-/-小鼠BDL模型肝脏中的非实质细胞,利用流式分选技术获得CD11bhiF4/80intLy6Clo亚群巨噬细胞(文中简称为Ly6Clo巨噬细胞)。提取其总RNA,评估RNA纯度及完整性并用于转录组测序(RNA-seq)。对基因定量表达信息进行统计分析后,筛选差异基因,并对差异基因集进行GO功能富集分析,KEGG通路分析及蛋白互作网络分析。提取WT及CD24-/-小鼠BDL模型肝脏中非实质细胞,利用流式细胞术分选CD11bintF4/80hi亚群巨噬细胞(之后统称为F4/80hi巨噬细胞),CD11bhiF4/80intLy6Chi亚群巨噬细胞(之后统称为Ly6Chi巨噬细胞)及Ly6Clo巨噬细胞三个亚群。分别提取总RNA,检测巨噬细胞亚群中纤维化相关细胞因子Tgfb1、Pdgfa、Il10、Il6、Vegfa的mRNA表达。重复以上实验,分选出肝内各亚群巨噬细胞后,与星状细胞培养,观察不同巨噬细胞群对星状细胞的活化作用。结果:与对照组相比,BDL模型组小鼠的肝损伤及纤维化加重,肝组织中巨噬细胞数量及CD24分子的表达水平升高,其中Ly6Clo巨噬细胞亚群的CD24分子表达显著增加,具有统计学差异(p<0.001)。在BDL模型中,与WT小鼠相比,CD24-/-小鼠表现出更严重的肝组织损伤及纤维化,肝脏中Ly6Clo亚群巨噬细胞总数在两个基因型的BDL模型中有统计学差异(p<0.01)。之前的结果提示CD24分子可能主要通过调节Ly6Clo亚群的巨噬细胞,从而影响小鼠BDL模型的纤维化程度。为了进一步分析该巨噬细胞亚群的特征基因以及与肝纤维化的关系,我们建立小鼠BDL模型,并在两个基因型小鼠的肝脏中分选Ly6Clo巨噬细胞亚群进行RNA-seq分析。KEGG差异基因富集分析结果提示,CD24分子可能与Ly6Clo巨噬细胞亚群中Focal adhesion,Cytokine-cytokine receptor interaction,PI3K-Akt signaling pathway,MAPK signaling pathway等通路相关。通过文献调研,结合上述测序结果,发现其他与巨噬细胞诱导纤维化相关的的重要细胞因子如TGF-β,VEGF及IL6相关的基因在CD24-/-小鼠的Ly6Clo巨噬细胞中上调不明显,而PDGF家族相关基因,如Pdgfa,Pdgfb,Pdgfd都在CD24-/-鼠的Ly6Clo巨噬细胞亚群中上调。建立BDL模型,分选出WT及CD24-/-小鼠肝脏中各亚群巨噬细胞进行Real-time PCR检测,Pdgfa及Tgfb1在CD24-/-小鼠的Ly6Clo巨噬细胞中表达升高,与测序结果吻合。将WT及CD24-/-BDL模型小鼠肝脏中的各亚群巨噬细胞与肝纤维化的主要功能细胞,星状细胞共培养后,发现CD24-/-小鼠的Ly6Clo亚群巨噬细胞对星状细胞的活化作用强于WT小鼠分选而来的Ly6Clo亚群巨噬细胞,且被Ly6Clo巨噬细胞活化的星状细胞Pdgfra及Tgfbr1也表达升高。结论:在小鼠BDL模型中,CD24分子可能通过抑制Ly6Clo亚群巨噬细胞的PDGF及TGF-β分泌减缓其对星状细胞的活化从而使肝脏纤维化程度降低。
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