门管区周围成纤维细胞参与肝脏稳态、纤维化和肿瘤发生

Periductal fibroblasts participate in liver homeostasis, fibrosis, and tumorigenesis

作者信息Shan-Shan Wang, Jia Yuan, Xinyu Thomas Tang, Xiujuan Yin, Ke Fang, Lin Veronica Chen, Zhenggang Ren, Bo O Zhou
PMID39888328
期刊J Exp Med
发布时间2025-04-07
DOI10.1084/jem.20232123

实验完整度

高

结合scRNA-seq、遗传命运图谱、细胞耗竭和条件性基因敲除,多种证据交叉验证。

主要模型

小鼠肝脏成纤维细胞(Cd34-CreER、Dpt-CreER标记) 小鼠肝内胆管癌(ICC)模型 小鼠胆汁性纤维化(DDC诱导)和中央静脉周围纤维化(CCl4诱导)模型 骨髓移植小鼠模型

重点核对

他莫昔芬诱导方案(连续3天腹腔注射2mg他莫昔芬) Cd34-CreER和Dpt-CreER品系标记的成纤维细胞亚群 DDC诱导胆汁性纤维化的给药方案(0.1% DDC饮食,2-4周) ICC诱导的质粒剂量(20 μg NICD1、4 μg Akt、1 μg转座酶) Tgfbr2条件性敲除(Cd34creER; R26tdTomato; Tgfbr2fl/fl)

摘要

肝脏成纤维细胞包括肝脏中一类在表型上区别于肝星状细胞的基质细胞。然而,它们的生理功能尚不清楚。通过单细胞RNA测序,我们确定了Cd34和Dpt为肝脏成纤维细胞特异性基因。Cd34-CreER标记了门静脉周围和胆管周围成纤维细胞,但很少标记中央静脉周围成纤维细胞。Cd34+成纤维细胞在门管区周围纤维化中产生了约25%的肌成纤维细胞,在肝内胆管癌(ICC)中产生了约40%的癌症相关成纤维细胞(CAFs)。Cd34+成纤维细胞形成肌成纤维细胞需要Tgfbr2。Cd34+成纤维细胞的耗竭增加了稳态下导管上皮细胞的频率,并加速了ICC的进展。Dpt-CreER标记了门静脉周围和中央静脉周围成纤维细胞,但很少标记胆管周围成纤维细胞。Dpt+细胞在门管区周围纤维化中产生了约15%的肌成纤维细胞,但在中央静脉周围纤维化或ICC的CAFs中很少产生。因此,Cd34-CreER和Dpt-CreER的正交组合剖析了胆管周围、门静脉周围和中央静脉周围成纤维细胞的命运。胆管周围和门静脉周围成纤维细胞均有助于肝脏纤维化。胆管周围成纤维细胞也有助于导管稳态和ICC进展。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
肝脏成纤维细胞亚群在肝脏稳态、纤维化和肿瘤发生中的具体功能和贡献是什么?
核心机制
Cd34+胆管周围成纤维细胞通过限制胆管细胞增殖来维持导管稳态,并可能在ICC中通过分泌抗肿瘤因子抑制肿瘤进展;其肌成纤维细胞形成依赖于Tgfβ信号。
主要证据
遗传命运图谱显示Cd34+细胞贡献约25%的肌成纤维细胞(DDC纤维化)和约40%的CAFs(ICC);Cd34+细胞耗竭导致胆管细胞增殖增加和ICC进展加速;Tgfbr2缺失减少肌成纤维细胞形成。
研究意义
揭示了肝脏成纤维细胞亚群的异质性功能和命运,为肝纤维化和肝内胆管癌的细胞机制提供了新的认识。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

单细胞RNA测序分析鉴定成纤维细胞标记物

确定能区分肝脏成纤维细胞与其他细胞类型的特异性基因。

整合scRNA-seq数据集,通过t-SNE聚类和差异表达基因分析,鉴定成纤维细胞特异性标记Cd34和Dpt。

2

遗传命运图谱小鼠的构建与验证

验证Cd34-CreER和Dpt-CreER品系能否特异性标记目标成纤维细胞亚群。

生成Cd34creER和DptcreER敲入小鼠,与R26tdTomato报告小鼠杂交,通过免疫染色和流式细胞术验证标记特异性。

3

肝纤维化模型中的命运追踪

评估Cd34+和Dpt+成纤维细胞对肌成纤维细胞形成的贡献。

通过CCl4诱导中央静脉周围纤维化,DDC诱导门管区周围纤维化,共染色分析Col1+肌成纤维细胞中Tomato+细胞的比例。

4

ICC模型中的命运追踪

评估Cd34+和Dpt+成纤维细胞对CAFs形成的贡献。

通过水动力尾静脉注射NICD/AKT质粒诱导ICC,分析肿瘤中CAFs的来源。

5

细胞耗竭实验

通过清除Cd34+细胞,研究其在稳态和疾病中的功能。

将Cd34creER与R26DTA小鼠杂交,通过他莫昔芬诱导DTA表达,分析胆管形态、纤维化和ICC进展的变化。

6

Tgfbr2条件性敲除实验

验证Tgfβ信号在Cd34+成纤维细胞形成肌成纤维细胞中的必要性。

将Cd34creER;R26tdTomato小鼠与Tgfbr2fl/fl小鼠杂交,在DDC模型中比较肌成纤维细胞形成。

7

骨髓移植实验

排除Cd34-CreER标记的造血细胞对纤维化和肿瘤发生的贡献。

将Cd34creER;R26tdTomato小鼠的骨髓细胞移植到野生型受体,或反向移植,然后诱导疾病模型,追踪Tomato+细胞。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证细胞功能变化
验证分子表达变化
验证机制链路
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
Cd34creER小鼠上海南方模式生物--
DptcreER小鼠上海南方模式生物--
他莫昔芬Sigma-Aldrich--
3,5-二乙氧基羰基-1,4-二氢咔啉Future Biotech--
pT3-EF1a-NICD1质粒----
pT3-EF1a-HA-myr-Akt质粒----
抗aSma抗体Abcamab5694
抗CD31抗体R&DAF3628
抗F4/80抗体Bio-RadMCA497rt
抗CD34抗体Abcamab81289
抗Reln抗体R&DAF3820
抗Col1抗体ABclonalA1352
抗Myh11抗体Atlas AntibodiesHPA015310
抗Hnf4a抗体Abcamab181604
驴抗兔Alexa Fluor 647二抗InvitrogenA31573
驴抗山羊Alexa Fluor 488二抗InvitrogenA21432
驴抗大鼠Alexa Fluor 488二抗InvitrogenA21208
驴抗山羊BV421二抗Jackson ImmunoResearch705-675-147
抗CD144 (VE-cadherin)-BV421抗体BD747749
抗CD45-APC抗体BioLegend103112
抗Ter119-APC抗体BioLegend116212

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
小鼠品系与处理
他莫昔芬剂量、给药方式、年龄窗口;Cd34creER和DptcreER小鼠的构建细节
阅读提示:Methods: Mice
纤维化诱导
CCl4和DDC的剂量、给药途径、疗程
阅读提示:Methods: Induction of liver fibrosis
ICC诱导
质粒剂量、注射方法(水动力尾静脉)、小鼠周龄
阅读提示:Methods: Induction of ICC
细胞耗竭
R26DTA等位基因的激活条件、他莫昔芬处理时间
阅读提示:Materials and methods: Mice
Tgfbr2敲除
Tgfbr2fl/fl小鼠与Cd34creER的杂交策略
阅读提示:Materials and methods: Mice
骨髓移植
辐射剂量(1080 rad)、移植细胞数量
阅读提示:Methods: Bone marrow transplantation