肝脏危险信号触发TREM2+巨噬细胞介导MS4A7依赖性炎症小体激活驱动脂肪性肝炎

背景和研究动机

近年来，随着代谢功能障碍相关脂肪肝炎（Metabolic dysfunction-associated steatohepatitis, MASH）的发病率不断增加，其病理机制一直受到广泛关注。MASH 由原非酒精性脂肪性肝炎（Nonalcoholic steatohepatitis, NASH）改名而来，是代谢脂肪性肝病的一种高级阶段，主要特点为肝脏持续损伤、炎症和纤维化。MASH 的病因主要集中在肝细胞损伤引发的免疫反应。尽管近年来有研究表明 TREM2+ NASH 相关巨噬细胞（NASH-associated macrophages, NAMS）在多种疾病状态中发挥重要作用，但其在 MASH 发病机制中的具体作用仍不清楚。

这个研究（Zhou et al. 等）的主要目标是鉴定并理解 NAM 在 MASH 病程中的具体病理角色。研究中，作者通过小鼠和人类样本分析，发现了膜穿越4-域蛋白A7（Membrane-spanning 4-domains A7, MS4A7）作为一个特定的病原因子，促进了 MASH 的进展。

研究来源

这篇论文由来自美国密歇根大学生命科学研究所、细胞与发育生物学系、分子和综合生理学系等多个研究机构的 Linkang Zhou, Xiaoxue Qiu, Ziyi Meng 等研究人员撰写。该论文于 2024 年 3 月 13 日在《Science Translational Medicine》上发表。

研究流程

研究对象和方法

研究利用了小鼠模型，通过饮食诱导 MASH 并进行了全面的基因和蛋白质表达分析。具体流程如下：

1. 单细胞RNA测序（scRNA-seq）：研究生成了对健康和饮食诱导的MASH小鼠肝脏中非实质细胞（NPC）的单细胞RNA测序数据，确定特征表达高TREM2的巨噬细胞。
2. 免疫组织化学和荧光染色（RNA Scope）：用于验证MS4A7 的表达，并鉴定出与TREM2共表达的细胞。
3. 基因敲除小鼠模型：建立全身和髓样细胞特异性MS4A7基因敲除小鼠，以研究MS4A7在MASH进展中的功能。
4. 脂质滴（LD）暴露实验：通过注射从脂肪肝提取的脂质滴，研究其对肝脏巨噬细胞的影响。
5. NLPR3炎性小体激活实验：探讨MS4A7对NLPR3炎性小体激活的作用，分析其在巨噬细胞中的具体分子机制。

数据分析算法

研究中使用了多种数据分析算法，包括单细胞 RNA 测序数据分析、基因表达定量聚合酶链反应（qPCR）、免疫印迹（Western Blot）等。生物信息学分析也被用于分析到的转录组数据，确定差异表达基因并进行通路富集分析。

主要结果

1. MS4A7的鉴定： MS4A7在小鼠和人类MASH肝脏中显著诱导，且与肝损伤的严重程度相关。在饮食诱导MASH的小鼠肝脏中，MS4A7 mRNA和蛋白丰度逐渐升高，而在MASH分辨后（从MASH饮食转为标准饮食），其表达显著下降。

2. MS4A7缺失缓解肝损伤： MS4A7缺失小鼠在高脂饮食诱导的MASH模型中表现出减轻的肝纤维化和肝损伤标志物，血浆谷氨酸氨基转移酶（AST）和谷丙氨基转移酶（ALT）浓度较低。

3. 细胞重编程： 在单核RNA测序中，MS4A7缺失小鼠的疾病相关巨噬细胞（NAM）和单核细胞溶解能力（MDM）减少，活化的肝星状细胞比例也较低，提示髓样细胞MS4A7信号在食物诱导的MASH中引发显著的病理改变。

4. 脂质滴与肝损伤： 脂质滴暴露诱导的巨噬细胞拥塞和肝损伤在MS4A7缺失小鼠中显著减轻，表明MS4A7在脂质滴介导的肝损伤中扮演重要角色。

5. NLPR3炎性小体激活： MS4A7在NLPR3炎性小体激活中起关键作用，缺失MS4A7显著减弱了由ATP和脂多糖（LPS）刺激的炎性小体标志物，如IL-1β。

结论和研究意义

通过对MS4A7的深入研究，该论文提出了一个全新的理解，阐明了TREM2+巨噬细胞通过MS4A7依赖的炎性小体途径在MASH发病中的关键角色。具体表现为脂质滴出发的MS4A7信号轴促进了NLPR3炎性小体的激活和病理状态细胞状态的塑造。

论文的主要亮点包括：

1. 揭示了MS4A7作为NAM特异病原因子在MASH中的角色，为未来的治疗策略提供了潜在的靶点。
2. 展示了TREM2和MS4A7两条信号通路在疾病进展中的对抗作用，加深了对肝病免疫环境复杂性的理解。
3. 拓展了对脂质滴作为危险信号在代谢相关肝病中的作用机理的理解。

这项研究通过综合的动物实验和单细胞转录组分析，提供了对复杂肝脏疾病发病机制的独特见解，具有重要的科学和应用价值！