Fstl1在肝纤维化进展和消退过程肝星状细胞命运决定中的作用

Tissue fibrosis is a serious health problem worldwide. Myofibroblasts are the major source of extracellular matrix that accumulate during tissue fibrosis, and hepatic stellate cells (HSCs) are believed to be the major source of myofibroblasts in the liver. Many studies demonstrate a lipogenic-to-myogenic switch in fibroblastic phenotype during fibrosis formation. Conversely, there is a myogenic-to-lipogenic switch during fibrosis resolution.This proposal is motivated by previous work from the evidence that Fstl1, a small secreted glycoprotein, induced by TGF-β1, is increased in liver fibrosis and co-localized with αSMA in activated HSCs, and from evidence that Fstl1 expression is decreased during HSCs dedifferentiation. We propose that Fstl1 signaling plays an important role in HSCs fate determination during fibrosis formation and resolution. We are going to use Fstl1-creER knockin, reporter, and knockout mouse lines to perform lineage-trace, gene ablation and conditional knockout studies. Moreover, we are going to study how Fstl1 regulates TGF-β1 and PPARγ signaling in two way conversion of myofibroblasts and lipofibroblast. Large impact on public health is anticipated upon completion of this study as the new gene targets will be identified to establish effective and safe strategies for the prevention and therapy for liver fibrosis.

组织纤维化是一个全球性的健康问题，其细胞外基质的积累主要来源于肌成纤维细胞，肝星状细胞（HSC）是肝纤维化中肌成纤维细胞的主要来源。许多研究表明在纤维化进展过程存在脂成纤维细胞表型向肌成纤维细胞转换，而纤维化消退过程存在其反过程。Fstl1是可被TGFβ1诱导的胞外小分子糖蛋白，我们前期工作证明Fstl1在肝纤维化进展中表达增高，和αSMA共定位于活化HSC，并在HSC去分化中表达下调。为深入研究Fstl1在肝纤维化HSC细胞命运决定中的作用，本课题拟通过HSC细胞模型及CCl4诱导的小鼠肝纤维化模型，利用Fstl1-creER等多种小鼠品系进行Fstl1细胞谱系示踪，基因消除和条件性敲除研究，并进一步探讨Fstl1在脂成纤维细胞和肌成纤维细胞双向转换过程中如何调节TGF-β1和PPARγ相关信号通路。该研究结果将提升学界对纤维化形成机制的认识，也为纤维化的临床诊治提供新靶点和新方法。

脏器纤维化严重危害人类健康，肝纤维化是肝脏对各种不同原因持续损伤的病理反应，可引起肝硬化甚至肝癌，目前尚无有效的治疗方法。研究表明肝星状细胞（Hepatic stellate cell，HSC）是肝纤维化过程中细胞外基质（Extracellular matrix，ECM）产生的主要细胞。在正常肝脏中HSC处于静息状态，胞浆中含有类视黄醇物质的脂滴。在病理条件下HSC被活化（activated HSC，aHSC），aHSC细胞质中的脂滴消失并分泌大量ECM和促纤维化细胞因子。研究发现去除致病因子后肝纤维化过程是可逆的。aHSC转分化为失活细胞（Inactivated HSC，iHSC）或发生细胞衰老/凋亡，iHSC含有脂滴并高表达脂质相关基因。卵泡抑素样蛋白1（Follistatin-like 1，Fstl1）具有多种生物学功能，有研究发现其在肝纤维化发生过程中发挥重要作用，但它对肝纤维化的消退过程的影响机制仍需进一步探究。本项目通过四氯化碳（CCl4）诱导的小鼠肝纤维化模型，利用Fstl1基因半倍敲除小鼠（Fstl1+/-）研究了Fstl1在肝纤维化进展及消退过程的作用，研究表明Fstl1在CCl4诱导的小鼠肝纤维化模型中促进其进展，而抑制其消退程；通过HSC细胞模型LX-2及原代分离培养HSC，探讨Fstl1在HSC脂分化和衰老过程中影响的相关信号通路，结果表明Fstl1在体外促进HSC活化，抑制aHSC脂分化及衰老过程，其机制可能通过影响PI3K-AKT及MAPK信号通路；并利用荧光报告小鼠（Rosa26-LSL-Cas9-tdTomato）及Fstl1-creERT2 基因敲入（knock-in）小鼠, 利用他莫昔芬（Tamoxifen）的诱导来控制Cre的表达, 在肝纤维化进展及消退过程中进行可诱导型Fstl1阳性细胞遗传示踪研究（genetic tracing study），发现肝纤维化进展中Fstl1谱系阳性细胞表达于肝非实质细胞，主要表达于aHSC，其在消退过程中被部分清除。通过本项目的研究阐明了Fstl1在肝纤维化肝星状细胞命运决定中的作用，该研究结果将提升学界对纤维化形成机制的认识，也为纤维化的临床诊治提供新靶点和新方法。