间皮素/黏蛋白16信号在活化门静脉成纤维细胞中驱动老年雌性多药耐药蛋白2敲除小鼠胆汁淤积性纤维化和肝细胞癌的发展

Mesothelin/Mucin 16 Signaling in Activated Portal Fibroblasts Drives the Development of Cholestatic Fibrosis and Hepatocellular Carcinoma in Aged Female Multidrug Resistance Protein 2 Knockout Mice

作者信息Sadatsugu Sakane, Takahiro Nishio, Hiroaki Fuji, Se Yong Park, Kei Ishizuka, Charlene Miciano, Yusuke Kimura, Mojgan Hosseini, Karin Diggle, Vivian Zhang, Wonseok Lee, Hyun Young Kim, Xiao Liu, Allen Wang, David A Brenner, Tatiana Kisseleva
PMID41967578
发布时间2026-04-11
DOI10.1016/j.jcmgh.2026.101785

实验完整度

研究包含基因敲除小鼠模型、原代细胞分离培养、RNA-seq转录组分析、体外人肝细胞功能验证及部分肝切除再生模型等多个独立证据层级,并进行功能与机制验证。

主要模型

老年雌性Mdr2−/−小鼠(16月龄) Mdr2−/−Msln−/−小鼠 Mdr2−/−Muc16−/−小鼠 原代小鼠门静脉成纤维细胞(aPFs) 原代人肝细胞

重点核对

小鼠品系:C57BL/6J,16月龄,雌性,n≥11–22/组 基因敲除:Msln−/−、Muc16−/−、Thy1−/−与Mdr2−/−杂交 药物处理:重组人MMP3(100 ng/mL)或MMP3抑制剂(0–50 μM)处理人肝细胞 体外刺激:HGF(20 ng/mL)处理人肝细胞48小时 手术模型:70%部分肝切除(PH)或假手术,术后3天分析

摘要

背景与目的:活化肝星状细胞(aHSCs)对胆汁淤积性纤维化和癌症的贡献已有充分记录,但门静脉成纤维细胞(PFs),尤其是活化门静脉成纤维细胞(aPFs)中间皮素(Msln)-黏蛋白16(Muc16)-Thy-1细胞表面抗原(Thy-1)信号的作用尚不清楚。方法:在模拟原发性胆汁性胆管炎伴胆道纤维化的老年(16月龄)多药耐药蛋白2敲除(Mdr2−/−)小鼠中,研究了aPFs/间充质细胞在胆汁淤积性纤维化和肝细胞癌(HCC)发病机制中的作用。结果:老年雌性Mdr2−/−小鼠对胆汁淤积性纤维化和炎症更敏感,且比年龄匹配的雄性同窝小鼠发展出4倍多的腺瘤和GPC3+SOX9+AFP+ HCC。删除Msln或Muc16可改善Mdr2−/−Msln−/−和Mdr2−/−Muc16−/−小鼠的胆汁淤积性纤维化、炎症和HCC,而Mdr2−/−和Mdr2−/−Thy-1−/−小鼠表现出相似的表型,并发展为严重的纤维化和HCC。老年Mdr2−/−Msln−/−和Mdr2−/−Muc16−/−小鼠发展出更少且更小的HCC。在Mdr2−/−Msln−/−和Mdr2−/−Muc16−/−小鼠中,导管增生以及肝细胞和胆管细胞衰老被抑制,而肝细胞再生显著改善。Msln和Muc16缺陷的aPFs表现出较弱的纤维形成和炎症表型,并下调Col1a2、Col3a1、Tgfβ1、MMP3、Cxcl9、Clcl7、Lgals1和MMP2/3的表达。Msln−/− aPFs中MMP3的缺失与肝细胞增殖增加有关。基于体外研究,MMP3介导的肝HGFR(c-Met)脱落被确定为aPFs抑制HGF-c-Met诱导的AKT、ERK、p38磷酸化,从而促进原代人肝细胞增殖的机制之一。反过来,在MMP3抑制剂存在下,MMP3刺激的人肝细胞增殖得以恢复。结论:这些发现表明aPFs介导胆管细胞和肝细胞之间的串扰,调节肝细胞功能,并且aPFs中的Msln-Muc16信号对胆汁淤积性纤维化和HCC具有致病作用。Msln和Muc16可能成为抗纤维化治疗以及HCC和硬化性胆管炎患者的新靶点。

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
活化门静脉成纤维细胞(aPFs)中的Msln-Muc16-Thy-1信号是否以及如何促进胆汁淤积性纤维化和肝细胞癌的发生?
核心机制
aPFs中的Msln-Muc16信号促进纤维化和肿瘤发生;aPF来源的MMP3通过介导肝细胞c-Met脱落,抑制HGF-c-Met诱导的AKT、ERK、p38磷酸化,从而抑制肝细胞增殖。
主要证据
老年雌性Mdr2−/−Msln−/−和Mdr2−/−Muc16−/−小鼠纤维化和HCC减少,肝细胞增殖改善;体外实验显示MMP3抑制HGF刺激的人肝细胞增殖,且可被MMP3抑制剂逆转。
研究意义
靶向Msln+Muc16+门静脉成纤维细胞可能成为治疗胆汁淤积性纤维化和肝癌的新策略。

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

疾病模型建立与表型分析

建立老年雌性Mdr2−/−小鼠胆汁淤积性纤维化和肝癌模型,并评估性别差异。

使用16月龄Mdr2−/−小鼠(雄性和雌性,n≥6/性别),观察肿瘤发生、纤维化、炎症和基因表达。

2

基因敲除验证Msln/Muc16/Thy1的作用

验证Msln、Muc16或Thy1缺失对胆汁淤积性纤维化和肝癌发展的影响。

将Mdr2−/−小鼠与Msln−/−、Muc16−/−、Thy1−/−小鼠杂交,比较老年雌性不同基因型小鼠的肿瘤负荷、纤维化程度和分子标志物。

3

aPF和aHSC在肿瘤相关肌成纤维细胞中的贡献

评估aPFs和aHSCs在肿瘤相关肌成纤维细胞(CAFs)中的比例和贡献。

使用Col-GFP报告小鼠标记所有胶原表达细胞,通过免疫荧光染色区分CD34+ aPFs和Desmin+ aHSCs。

4

肝细胞增殖与再生评估

检测Msln或Muc16缺失对肝细胞增殖和再生的影响。

通过Ki67染色、qRT-PCR和Western blot评估肝细胞增殖标志物;在WT和Msln−/−小鼠中进行70%部分肝切除(PH)模型,术后3天分析。

5

aPF转录组分析

鉴定Msln−/− aPFs中差异表达基因和相关信号通路。

从BDL损伤的Col-GFP+ WT和Msln−/−小鼠中分离aPFs,进行RNA-seq,并进行差异表达分析、GO和GSEA富集分析。

6

体外验证MMP3对肝细胞增殖的抑制机制

验证aPF分泌的MMP3是否通过切割c-Met抑制HGF介导的肝细胞增殖。

用重组人DPT、LGALS1、TNC、MMP2、MMP3(100 ng/mL)±HGF(20 ng/mL)处理原代人肝细胞,检测增殖标志物和信号通路;并用MMP3抑制剂(0-50 μM)验证特异性。

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。

产品清单

实验环节名称品牌货号
抗GPC3抗体Abcamab95363
抗Sox9抗体Millipore SigmaAB5535
抗磷酸化Stat3抗体Cell Signaling Technology9145
抗αSMA抗体Abcamab5694
抗泛细胞角蛋白抗体DakoZ0622
抗F4/80抗体eBioscience14-4801-88
抗CD34抗体eBioscience14-0341-81
抗CK19抗体Abcamab5694
抗CD4抗体Invitrogen14-9766-80
抗MPO抗体Abcamab139748
抗CD31抗体R&DAF3628
衰老相关β-半乳糖苷酶染色Abcam1b65351
抗p21抗体Abcamab188224
抗Ki67抗体GeneTexGTX16667
抗间皮素抗体Abbiotec250519
抗Muc16抗体AbiocodeR2334-3
驴抗兔IgG(H+L)Alexa Fluor 594Thermo Fisher ScientificA-21207
驴抗大鼠IgG(H+L)Alexa Fluor 594Thermo Fisher ScientificA-21209
IX-71显微镜Olympus--
BZ-X710显微镜Keyence--
BZ-X800显微镜Keyence--
总胆固醇检测试剂盒Cell Biolabs, Inc.STA-384
TRIzol试剂----
Purelink RNA小提试剂盒Life Technologies--
QuantStudio 5实时荧光定量PCR系统Life Technologies--
抗间皮素抗体IBL28127
抗Muc16抗体AbiocodeR2334-3
抗β-肌动蛋白抗体Millipore SigmaA5441
抗磷酸化Akt抗体Cell Signaling Technology4060
抗Akt抗体Cell Signaling Technology4691
抗磷酸化p38 MAPK抗体Cell Signaling Technology9215
抗p38 MAPK抗体Cell Signaling Technology9212
抗磷酸化p44/42 MAPK(Erk1/2)抗体Cell Signaling Technology9101
抗p44/42 MAPK(Erk1/2)抗体Cell Signaling Technology4695
抗c-MET抗体Cell Signaling Technology3127
GAPDH抗体InvitrogenPA1-987
高糖DMEM培养基----
胎牛血清----
重组人DPTR&D4629-DP-050
重组人LGALS1R&D1152-GA-050-CF
重组人TNCR&D3358-TC-050
重组人MMP2R&D902-MP-010
重组人MMP3R&D513-MP-010
重组人HGFR&D294-HGN-025/CF
MMP3抑制剂Millipore SIGMA444218
RSEM----
DESeq2----
clusterProfiler----
msigdbr----
GraphPad PrismGraphPad9.4.1
ImageJ Fiji----

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
动物模型
小鼠品系:C57BL/6J;年龄:16月龄;性别:雌性;基因型:Mdr2−/−、Mdr2−/−Msln−/−、Mdr2−/−Muc16−/−、Mdr2−/−Thy1−/−;样本量:n≥11–22/组
阅读提示:Materials and Methods: Mice
组织学分析
抗体及稀释度:anti-GPC3 (1:200)、anti-Sox9 (1:200)、anti-phospho-Stat3 (1:100)、anti-αSMA (1:200)、anti-pan-CK (1:200)、anti-F4/80 (1:200)、anti-CD34 (1:200)、anti-CK19 (1:200)、anti-CD4 (1:200)、anti-MPO (1:200)、anti-CD31 (1:200)、anti-p21 (1:200)、anti-Ki67 (1:200);免疫荧光抗体:anti-Msln (1:150)、anti-Muc16 (1:200)
阅读提示:Materials and Methods: Immunohistochemistry
基因表达分析
RNA提取方法:TRIzol和Purelink RNA Mini Kit;qRT-PCR仪器:QuantStudio 5;内参基因:HPRT;数据分析方法:ΔΔCT法
阅读提示:Materials and Methods: qRT-PCR
蛋白表达分析
抗体及稀释度:anti-Msln (1:100)、anti-Muc16 (1:500)、anti-αSMA (1:1000)、anti-β-actin (1:10000)、anti-phospho-Akt (1:1000)、anti-Akt (1:1000)、anti-phospho-p38 MAPK (1:1000)、anti-p38 MAPK (1:1000)、anti-phospho-p44/42 MAPK (1:1000)、anti-p44/42 MAPK (1:1000)、anti-c-MET (1:2000)、GAPDH (1:5000)
阅读提示:Materials and Methods: Western Blotting Analysis
部分肝切除术
小鼠品系:WT和Msln−/−;性别:雌性;年龄:10周龄;手术:70%部分肝切除术;分析时间:术后3天
阅读提示:Materials and Methods: Partial Hepatectomy
aPFs和肝细胞分离培养
aPF来源:BDL损伤5天的WT和Msln−/−小鼠;分选标志物:Col-GFP和Thy-1;培养基:DMEM高糖、10% FBS;培养时间:48小时;刺激:HGF (40 ng/mL)
阅读提示:Materials and Methods: Isolation and Culturing of Mouse aPFs and Hepatocytes
RNA-seq分析
差异表达基因标准:调整P值<0.05,|log2FC|>0.58;GOBP过表达分析用clusterProfiler(v4.10.0);GSEA用clusterProfiler和msigdbr(v24.1.0)
阅读提示:Materials and Methods: RNA-seq Analysis of WT and Msln−/− aPFs
人肝细胞体外实验
肝细胞来源:2个去标识健康供体;细胞数量:1.5×10^5;处理:重组DPT、LGALS1、TNC、MMP2、MMP3(各100 ng/mL)±HGF(20 ng/mL);培养时间:48小时;MMP3抑制剂浓度:0–50 μM;检测时间:6小时(Western blot)或48小时(qRT-PCR)
阅读提示:Materials and Methods: In Vitro Studies in Human Hepatocytes