肝纤维化以细胞外基质过度沉积,实质结构丧失,器官功能障碍为特点,其发病率世界范围内不断攀升。但当下对于肝纤维化并没有有效的治疗手段。利巴韦林是一种逆转录抑制剂,通常用于HIV的治疗,但在临床上人们发现它对肝脏纤维化也有一定的治疗效果[1,2,3,4,]。来自西班牙瓦伦西亚大学的科学家近日在hepatology上发文,阐述了利巴韦林独特的肝脏保护作用
研究人员采用了高脂饲料喂养的模型,发现给予利巴韦林(RPV)能够有效的缓解脂滴聚集(A),炎症反应(B),以及一些促炎因子及NLRP3炎症小体(C)。另外,高脂饲料造模能够显著升高PLIN-2和PPARγ的蛋白表达,他们都是与NF-κ激活相关的,给予RPV能够缓解这种效应(D)。
Figure1Chronicadministrationofrilpivirine(RPV)decreaseslipidaccumulation,collagendepositionandliverinflammationinachronicmodelofnon-alcoholicfattyliverdisease.
随后研究人员进行转录组学分析,发现给予利巴韦林组的小鼠与单纯给予高脂饲料喂养鼠相比,促增殖通路和抑制增殖通路都有所增强。为了弄清楚具体的变化,研究人员进行了Ki67和TUNEL染色检测,利巴韦林组的小鼠肝脏非实质细胞增殖水平更低而实质细胞增殖水平更高(A),而凋亡水平则正好相反,(B),全肝脏的qRT-PCR也证明了这一点(C)。另外,转录组也发现肝脏中IL-6水平升高,这表明调控增殖的IL-6-STAT3轴在其中发挥作用。在高脂饲料喂养组中STAT3磷酸化水平降低,而给予利巴韦林能够恢复其磷酸化水平,研究人员用WB和免疫组化都发现了这一点(D,E),而利巴韦林同样也能激活被高脂饲料抑制的STAT1磷酸化水平。(F)
Figure2Chronicadministrationofrilpivirine(RPV)boostshepaticregeneration,inducesapoptosisofhepaticstellatecellsandrestoresJanuskinase-signaltransducerandactivatoroftranscription(JAK-STAT)3signallinginamicemodelofnon-alcoholicfattyliverdisease.
为了探究利巴韦林的效果在慢性肝脏疾病上而不是脂肪肝上的效果,研究人员给予野生型小鼠CCL4六个星期,给药组在最后两周给予利巴韦林。CCl4显著的升高了纤维化和炎症标记物水平,另外,肝脏星形细胞增殖水平,巨噬细胞浸润以及NF-κB激活都有所升高(A-C)。与营养性模型一样,利巴韦林可以对于症状可以起到很好的缓解,显著减少胶原沉积和纤维化标记物的蛋白表达。而血液中的生化指标改善也证明了肝脏功能的改善(D)。
Figure3Rilpivirine(RPV)decreasesliverinflammationandfibrosisprogressioninachronicmodelofcarbontetrachloride(CCl4)-inducedliverinjury.
对于不同种细胞的增殖和凋亡,CCL4造模和前面的高脂饲料喂养造模(figure2)表现出同样的效果。给予刺激后,肝细胞主要表现出凋亡而非增殖,而利巴韦林可以增加肝脏细胞的增殖水平,并且启动非实质细胞的凋亡(A,B)。研究人员检测了STAT1和STAT3信号通路,发现,CCL4可以抑制STAT3蛋白的磷酸化(C),在免疫染色切片中也是一样(D)。给予利巴韦林在实质细胞和非实质细胞上都可以恢复STAT1和STAT3的磷酸化水平(D,E)。
Figure4Chronicadministrationofrilpivirine(RPV)enhanceshepaticregeneration,inducesapoptosisofhepaticstellatecellsandrestoresJanuskinase-signaltransducerandactivatoroftranscription(JAK-STAT)3signallinginchronicmodelsofcarbontetrachloride(CCl4)-inducedliverinjury.
研究人员又在BDL造成的胆汁淤积性肝损伤上重复了实验,发现给予利巴韦林同样可以缓解损伤症状,并且回复STAT1和STAT3的激活(A-E)。另外,利巴韦林组非实质细胞被诱导凋亡,从免疫组化上可以看出caspase-3染色的增强(F)。
至此,研究人员主要通过免疫组化的手段非常直观的展示了利巴韦林对于肝脏内不同细胞的作用,对于肝脏实质细胞它能够促进修复,而对于非实质细胞能够促进凋亡。这种双重的调节机制是非常有趣的。
Figure5Rilpivirine(RPV)decreasesinflammationandfibrosisprogression,inducesapoptosisofhepaticstellatecellsandrestoresJanuskinasesignaltransducerandactivatoroftranscription(JAK-STAT)3signallinginbileductligation(BDL)-inducedliverinjury.
为了更好的搞清楚利巴韦林在肝细胞和星形细胞上的效果,研究人员在人原代肝脏星形细胞上进行了体外实验,采用了2.5ng/ml的TGF-β以刺激星形细胞,发现给予利巴韦林能够使其纤维化标记基因显著下调(A,B),STAT1和STAT3的磷酸化水平也有所恢复(B)。
Figure6Rilpivirine(RPV)inactivatesprimaryhumanhepaticstellatecells.(A)RelativemRNAexpressionlevelsofseveralfibrogenicmarkersofhepaticstellatecell(HSC)activationafter72hoursoftreatment
为了进一步确认肝脏星形细胞中STAT1信号通路的的功能改变,研究人员采用了氟达拉滨,它能够抑制STAT1磷酸化,但它也能部分抑制STAT3的磷酸化(figure6A,B),
下一步,研究人员沉默了STAT1基因,这种沉默不会影响STAT3的磷酸化。(A,B),也不会影响细胞的凋亡(C)。而且STAT1的沉默不会影响到星形细胞激活时,Col1a1和pSTAT3的变化(B)。
Figure7Signaltransducerandactivatoroftranscription(STAT)1signallingiscrucialforrilpivirine(RPV)-inducedapoptosisofhepaticstellatecells.
直接给予Hep3B细胞利巴韦林并不能增加pSTAT3的蛋白表达(A),研究人员猜想肝细胞的STAT3激活可能与肝脏星形细胞凋亡时的分泌物有关,所以他们收集了给予利巴韦林刺激72h后的肝脏星形细胞上清给予肝脏细胞Hep3B,结果发现这样能够剂量依赖性的重现利巴韦林对于STAT3的激活作用。(B)
随后他们采用星形细胞系LX-2,发现沉默STAT1的星形细胞上清无法再促进肝脏细胞中Pstat3的表达(C)。而采用凋亡诱导剂STS和依托泊苷刺激星形细胞,发现刺激后的LX-2上清依然无法再促进肝细胞中STAT3的表达(D)。下一步,研究人员分析了肝脏星形细胞分泌物中的具体细胞因子,发现利巴韦林刺激的肝脏星形细胞IFNγ和IL-6显著升高(E,F)。在分别给予IFNγ和IL-6刺激后,发现是IL-6在其中起到了主要的作用(G)。
因此利巴韦林对于肝脏细胞和星形细胞的双重调控作用实际上是从作用于星形细胞上开始,在星形细胞和协助下促进肝脏细胞的修复。
Figure8Rilpivirine(RPV)-inducedapoptosisinhepaticstellatecellspromotesSTAT3activationinhepatocytesviainterleukin(IL)-6secretion.
为了进一步探索利巴韦林在临床上对于肝脏的效果,研究人员进行了回顾性分析,发现在过去的HIV患者案例中,服用利巴韦林的患者肝功能指标确实有着显著性的改善。
Figure9Rilpivirine(RPV)-treatedpatientswithHIVdisplayabetterliverfunctionthanpatientsonRPV-freeantiretroviralregimens.
参考文献
MerliM,GalliL,MarinaroL,etal.Pharmacokineticsofdolutegravirandrilpivirinein