Redox Bio｜四川大学华西医院高锦航/唐承薇团队发现STING ...

大智若鱼

撰文︱肖  扬
审阅︱高锦航
责编︱王思珍，方以一

在慢性肝病发展为肝硬化的过程中，肝细胞死亡引起肝细胞减少从而导致肝功能异常、失代偿、肝衰竭，甚至死亡。以往对于肝细胞死亡的研究主要关注细胞凋亡和细胞坏死两种方式。在致病因素长期作用下，临床肝硬化患者肝脏有不可自限的炎症反应和肝细胞消亡。细胞凋亡不引起组织炎症，细胞坏死多出现在急性肝损伤中,这提示肝硬化肝脏中可能存在新的细胞死亡形式。

近日，四川大学华西医院高锦航/唐承薇教授团队在《Redox Biology》发表题为“STING mediates hepatocyte pyroptosis in liver fibrosis by Epigenetically activating the NLRP3 inflammasome”的研究论文。该研究发现了干扰素刺激因子（STING）通过NLRP3炎性小体诱导肝细胞焦亡促进肝脏纤维化，并揭示了STING通过WDR5/DOT1L促进Nlrp3启动子区组蛋白甲基化增加IRF3募集，从而增加NLRP3表达的分子机制。





首先，通过对CCl4诱导的肝纤维化小鼠肝脏进行了RNA测序，发现STING和NLRP3炎性小体信号通路在肝纤维化时被激活，这两条通路的激活也在人和小鼠肝硬化组织中得到了验证。肝细胞STING在小鼠和人肝硬化组织中显著增加，而敲除Sting基因以及使用STING抑制剂C-176均可缓解CCl4诱导的肝纤维化。由于STING和NLRP3信号通路在肝硬化时都被激活，且敲除Sting和STING抑制剂C-176均可以显著抑制肝细胞NLRP3表达和肝细胞焦亡，提示STING可以通过活化NLRP3炎性小体诱导肝细胞焦亡。因此，该研究的核心创新之一是验证STING对NLRP3炎性小体信号通路和肝细胞焦亡的表观调控。

在表观调控机制研究中，研究使用TNFa刺激Sting过表达的肝细胞，建立STING依赖的NLRP3高表达肝细胞体系，然后使用组蛋白修饰酶小分子抑制剂库进行干预，最终发现H3K4特异性组蛋白甲基转移酶WDR5和H3K79甲基转移酶DOT1L抑制剂可以显著降低Sting过表达介导的Nlrp3上调（图1A-E），这个过程依赖于STING下游IRF3的激活，而不依赖于NFkB。接着，研究通过免疫共沉淀（CoIP）证实了WDR5、DOT1L和STING关键下游转录因子p-IRF3结合（图1F-G）。此外，通过染色质免疫共沉淀（ChIP）实验表明，TNFa和STING激动剂DMXAA刺激肝细胞后，p-IRF3，H3K4me2以及H3K79me3在Nlrp3启动子区域结合增加（图1H-J），说明STING通过WDR5/DOT1L促进Nlrp3启动子区组蛋白甲基化，从而募集IRF3增加Nlrp3转录。





图1  STING通过WDR5/DOT1L促进Nlrp3启动子区组蛋白甲基化，招募IRF3促进Nlrp3转录（图源:Xiao, et al., Redox Biology, 2023)


在阐明了STING对NLRP3的表观调控机制后，该研究进一步探索了肝细胞NLRP3和肝细胞焦亡对肝脏纤维化的影响。作者发现Nlrp3肝细胞特异性敲除可以显著缓解肝脏纤维化和肝脏炎症浸润，改善肝脏功能。为突出NLRP3这个靶点的临床转化价值，论文发现使用NLRP3抑制剂MCC950可显著改善CCl4诱导的小鼠肝纤维化。此外，通过敲除NLRP3下游诱导肝细胞焦亡的关键蛋白GSDMD，也可以通过减少肝细胞焦亡缓解TAA和BDL诱导的肝纤维化。论文第二个核心创新是通过临床前研究发现STING、NLRP3、GSDMD是治疗肝硬化的新靶点。

虽然有肝细胞焦亡促进NASH相关肝纤维化的研究，但肝细胞焦亡促进肝纤维化尚不清楚。该研究通过分析前期小鼠肝纤维化组织和焦亡肝细胞RNA-seq数据，发现肝细胞代谢相关信号通路紊乱、ROS相关通路激活。因此该研究进一步验证了STING敲除和Nlrp3肝细胞特异性敲除可以通过缓解肝脏代谢重编程和肝细胞ROS产生，从而抑制肝星状细胞活化，最终缓解肝纤维化。论文第三个核心创新是从ROS和代谢重编程的角度阐明了肝细胞焦亡促进肝纤维化的机制。





图2 研究机制图（图源:Xiao, et al., Redox Biology, 2023)



文章结论与讨论，启发与展望

本研究证实STING通过WDR5/DOT1L/IRF3的表观遗传调控机制增加NLPR3表达和NLRP3炎性小体介导的肝细胞焦亡（图2）。阻断STING-NLRP3-GSDMD信号通路可抑制肝细胞焦亡，通过缓解肝脏代谢重编程和ROS缓解肝纤维化。这些结果为抗肝细胞焦亡策略作为肝硬化临床治疗方案提供了理论支持。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.redox.2023.102691




通讯作者：高锦航（左）；唐承薇（右）（照片提供自：高锦航&唐承薇团队）


通讯作者简介（上下滑动阅读）

高锦航（四川大学华西医院）
研究员，博士研究生导师，临床医学博士，美国梅奥诊所访问学者。研究方向关注肝血窦内稳态，科学问题聚焦LSEC与HSC及巨噬细胞间交互对话对肝硬化发生发展的作用。在肝血窦内稳态与肝硬化防治研究方向，成果以第一/通讯作者发表在Journal of Hepatology、Hepatology、Angiogenesis等国际知名期刊。现有四川省药理学会代谢与消化药理学专委会副主任委员、中华医学会消化病学分会转化医学协作组委员等学会任职，担任J Mol Med、J Cell Mol Med、Front Med等多本学术期刊副主编。

唐承薇（四川大学华西医院）
消化病学专家，现任四川大学华西医院教授、主任医师，博士生导师，学科主任。曾获得国家杰出青年基金、全国先进医疗工作者、国之名医—卓越建树及教育部宝钢优秀教师等荣誉。是中华医学会消化分会候任主委、亚太消化病学会常委、全国规划教材《内科学》副主编。四川省消化内科质控中心主任；成都市消化专委会主任委员。是中国共产党第十六次代表大会代表，四川省学术和技术带头人。在医疗、教学、科研、学科发展等方面不断进取，将在胃肠多肽、消化道免疫及微生态、消化系统肿瘤等基础研究的成果转化至临床实践，使肝硬化、急性重症胰腺炎、消化道出血及肿瘤患者大量获益。获得中华医学科技进步二等奖、四川省科技进步一等奖、云南省科技进步特等奖。

转载须知：“岚翰生命科学”特邀稿件，本内容著作权归作者和“岚翰生命科学”共同所有，欢迎个人转发分享，未经授权禁止转载，违者必究。





编辑︱杨彬薇
本文完