FAK和FRNK在肝星状细胞介导的肝纤维化进程中的作用机制研究

The hallmarks in the pathogenesis of liver fibrosis is the activation of hepatic stellate cells (HSCs) and excessive extracellular matrix (ECM) protein accumulation. Our preliminary data support that Focal Adhesion Kinase (FAK) promotes the pro-fibrotic functions of HSCs via enhancing aerobic glycolysis. FAK-related-non-kinase (FRNK) and FAK inhibitor(PF562271, PF573228) can significantly inhibit the pro-fibrotic functions of activated HSCs. We hypothesize that FAK plays a critical role in HSC activation and liver fibrosis, and FAK is a potential therapeutic target to treat liver fibrosis. .This study seeks to define the critical role of FAK and FRNK in activation and migration of human HSCs and in animal liver fibrosis model, and to examine the effect of loss/gain of the function of FAK/FRNK on liver fibrosis in vivo (by using FAK shRNA, FAK inhibitor, FRNK knockout mice or adenovirus vector mediated foreign gene expression). Our study also aims to examine the activation of FAK and FRNK in a scale of clinical human samples to support our hypothesis. We believe that our study will greatly contribute to the understanding of anti-fibrotic role of FAK inhibitor in liver fibrosis, and thus provide a new and feasible therapeutic target for the treatment of liver fibrosis.

肝星状细胞(HSC)的活化及功能异常是肝纤维化发生发展的中心环节。本课题组前期研究发现：黏着斑激酶（FAK）可诱导HSC的瓦博格（Warburg）效应，使其有氧糖酵解能力增强，促进HSC活化、迁徙，而FAK相关非激酶（FRNK）与FAK抑制剂PF562271、PF573228均可拮抗FAK活性并抑制HSC的部分促纤维化生物学行为，提示FAK有望成为肝纤维化治疗的新靶点。本项目拟在此基础上，分别采用腺病毒载体介导外源FAK基因表达或shRNA、FAK抑制剂拮抗FAK分子活性、FRNK基因敲除小鼠及腺病毒介导FRNK基因过表达，通过体内外实验检测FAK/FRNK在肝纤维化形成中的调控机制；并动态监测慢性肝病患者肝脏FAK、FRNK的表达变化趋势，分析其表达变化与肝纤维化进程的相关性。本研究将拓展对FAK、FRNK在肝纤维化进程中作用机制的认识，并论证FAK抑制剂抗肝纤维化的重要假说。

肝纤维化发生与黏着斑激酶（FAK）397酪氨酸位点发生磷酸化密切相关，pY397-FAK可以促进肝星状细胞（HSC）有氧糖酵解功能，从而导致肝纤维化的发生。其中ENO1、GLUT1、MCT-1、PKM2是糖酵解相关的主要蛋白，参与调控肝纤维化。FAK抑制剂或者抑制糖酵解相关蛋白的表达可以改善肝纤维化。FAK的天然抑制基因黏着斑激酶相关非激酶（FRNK）同样可以发挥这种生物学功能。本项目在此基础上，动态监测慢性肝炎、肝纤维化、肝硬化患者肝脏pY397-FAK、FRNK、ENO1、GLUT1、MCT-1和PKM2等蛋白的表达变化趋势，并采用一系列体内和体外实验，观察FAK发挥促进肝纤维化作用的可能靶点，为后续开发FAK抑制剂用于治疗肝纤维化提供可靠的理论依据。.本课题运用体内外实验和人体标本检测等证明：FAK参与了肝纤维发生发展过程中HSC的有氧糖酵解功能激活，397酪氨酸位点发生磷酸化之后，可以促进HSC的活化、增殖、迁移、抑制HSC凋亡，从而促进肝肝纤维的发生，而FAK抑制剂或FRNK可以抑制该现象，导入外源性FRNK后可以抑制pY397-FAK的生物学功能，敲除FRNK之后可以增强这种现象。进一步通过机制研究发现，FRNK可以通过FAK/ras/c-myc/ENO1通路抑制HSC的有氧糖酵解。.作为糖酵解关键性蛋白之一的GLUT1可以促进肝纤维化的发生发展，通过一系列体外实验发现，TGF-β1可以通过经典的Smad通路和非经典的PI3K/AKT和P38MAPK通路促进GLUT1的表达，以此促进肝纤维化的发生。而GLUT1抑制剂Phloretin可以抑制肝纤维化的发生。.项目执行期间发表本项目直接相关论文4篇，其中SCI收录论文3篇、中华内科杂志1篇，后续课题再次获得2022年度国家自然科学基金资助（项目编号8226030379，基于FAK/TRIM25/c-Myc/LDHA信号环路研究FRNK调控肝星状细胞有氧糖酵解的分子机制，2023/01-2026/12，33万元，在研，主持）。培养博士研究生2名、硕士研究生3名。其中1名本课题主要参与者也以主持人身份获得后续国家自然科学基金资助。