前B细胞白血病转录因子1通过激活肝星状细胞IL-7信号通路促进肝纤维化

研究背景

肝纤维化通常被认为是对多种损伤的一种适应性防御机制，若能及时启动、严格调控并适时消退，则可促进肝结构和功能的恢复与重建。然而，慢性肝病（CLD）患者持续的损伤刺激会导致异常的纤维生成，从而破坏肝脏有序结构，干扰正常肝功能，并预示终末期肝病患者预后不良。事实上，肝硬化是肝纤维化失调最具破坏性的后果，肝移植是其唯一治疗手段，肝硬化是CLD患者死亡的最重要原因，占全球总死亡人数的2.4%，因此带来了沉重的社会经济负担。尽管基础和临床研究投入了大量精力，治愈性药物治疗仍然难以实现。

肝纤维化失调时，会导致肝结构和功能的不可逆丧失，预示着肝硬化、肝细胞癌等终末期肝病的发生。肝星状细胞（HSC）是产生细胞外基质（ECM）蛋白以介导肝纤维化的肌成纤维细胞的共同前体。近期《Hepatology》发表的一项研究，探讨了前B细胞白血病转录因子1（PBX1）在肝纤维化过程中的作用1。

研究设计

采用以下两种方案之一在6-8周龄雄性小鼠中诱导肝纤维化：对小鼠进行胆管结扎（BDL）或假手术处理2周；每周三次向小鼠腹腔注射四氯化碳（CCl4，1.0ml/kg体重，配成50%体积/体积油溶液）或玉米油，持续4周。人永生化肝星状细胞（LX-2,ATCC）在补充有2%胎牛血清（FBS）的DMEM中培养。人原代HSC（aHSC）购自Lonza。通过RNA-seq和CUT&Tag-seq检测细胞转录组。

研究结果

HSC活化过程中上调转录因子的筛选与验证

在HSC群体中总共鉴定出68个差异表达基因，其中7个是转录因子。本研究重点关注PBX1，因为PBX1上调最显著，且PBX1在HSC活化中作用尚不明确。研究显示，从CCl4注射小鼠分离的HSC比从对照小鼠分离的HSC显示出更高的PBX1表达，同样，与对照小鼠的静止HSC相比，BDL手术小鼠的活化HSC中PBX1表达升高。暴露于最显著的促纤维化生长因子TGF-β，导致LX-2细胞和人原代HSC中PBX1上调。TGF-β处理增强了PBX1启动子-报告载体的活性，证实了在HSC活化过程中PBX1确实在转录水平被激活。染色质免疫沉淀（ChIP）实验表明，TGF-β处理刺激了RBPJ向近端PBX1启动子的募集。另外，RBPJ沉默减弱了TGF-β处理在LX-2细胞和人原代HSC中对PBX1mRNA和蛋白质的诱导。综上所述，由RBPJ反式激活的PBX1，可能代表了HSC活化的一个新调节因子。

PBX1敲低在体外减弱HSC活化并在小鼠体内减轻肝纤维化

在LX-2细胞中敲低PBX1显著抑制了TGF-β处理对肌成纤维细胞标志基因的诱导。PBX1敲低也减弱了细胞增殖、细胞迁移和细胞收缩，表明肌成纤维细胞转分化能力减弱。在人原代HSC中观察到类似现象，表明PBX1可能不仅对获得而且对维持肌成纤维细胞样表型至关重要。此外，PBX1敲低并未改变肝损伤，注射AAV-shPbx1（PBX1敲低）与AAV-shC（对照）的小鼠血浆ALT、AST水平无显著差异，H&E染色也证实肝坏死程度未发生明显改变。PSR染色和Masson染色显示，与注射shC的肝脏相比，注射shPbx1的肝脏中胶原组织的沉积显著减少。另一方面，IHC染色检测到相似水平的Ly6G+中性粒细胞和F4/80+巨噬细胞浸润。QPCR分析显示，虽然肌成纤维细胞标志物下调，但促炎细胞因子不受PBX1缺失的影响。羟脯氨酸定量进一步支持了HSC中PBX1缺失减轻肝纤维化的结论。为了证明PBX1敲低是否会影响已形成的肝纤维化，在治疗情景中进行了类似实验：先给小鼠注射CCl4三周，然后注射AAV-shPbx1。PBX1缺失似乎能减轻肝纤维化，而不改变肝损伤或肝脏炎症。

整合转录组分析揭示PBX1调控HSC活化的机制

由于PBX1本质上是序列特异性的转录因子，研究采用整合转录组学方法来探索PBX1可能调控HSC活化的机制。结果显示，PBX1敲低显著改变了细胞转录组，导致约300个基因差异表达，其中大部分基因下调。GO分析表明，差异表达基因（DEGs）主要参与ECM重塑、细胞收缩和细胞迁移。KEGG分析表明，这些DEGs属于几条促纤维化通路。结合RNA-seq和CUT&Tag-seq数据，共鉴定出30个PBX1直接靶基因——其表达受PBX1敲低下调，且启动子区域存在PBX1结合峰。QPCR证实，排名前十的基因在LX-2细胞中均受PBX1敲低下调。由于IL7R在潜在的PBX1靶基因中排名靠前，并且关于IL7R在HSC活化和肝纤维化中的作用知之甚少，研究的剩余部分重点探讨PBX1对IL7R的调控及其意义。

IL7R是HSC-肌成纤维细胞转变的调节因子

随后，进行了实验以评估IL7R是否可能参与HSC活化和肝纤维化。结果显示，组成型激活型IL7R（IL7RCA）转染LX-2细胞后，通过多项实验证实，其可显著促进细胞增殖、迁移能力和收缩功能。IL-7/IL7R主要通过STAT3传递信号，以调节各种细胞事件。IL7R可与TGF-β受体（TβRI/II）发生物理相互作用，同时触发STAT3磷酸化和SMAD3磷酸化，并促进SMAD3-STAT3复合物在肌成纤维细胞标志基因启动子的SMAD结合元件（SBE）上组装。相反，在LX-2细胞中，IL7R敲低减弱了TGF-β诱导的HSC活化，这通过肌成纤维细胞标志物表达、细胞增殖、细胞迁移和细胞收缩来评估。羟脯氨酸定量也显示，IL7R缺失显著减少了肝纤维化，但未改变肝脏炎症。QPCR数据验证了这些观察，表明肌成纤维细胞标志物（而非促炎介质）受IL7R缺陷而下调。在另一种方案中，即AAV注射给已形成肝纤维化的小鼠，IL7R缺失产生了可比的抗纤维化效果，但不改变肝损伤或肝脏炎症。

IL-7/IL7R通过引发TGF-β样反应促进HSC活化

研究显示，IL-7似乎优先在淋巴管内皮细胞（LyECs）中表达。此外，在诱导发生肝纤维化的小鼠LyECs中检测到的IL-7表达高于对照小鼠。接下来的系列实验源于一个有趣的问题：IL-7是否可能通过IL7R在HSC活化中发挥作用。用IL-7处理LX-2细胞会导致肌成纤维细胞标志物以剂量依赖的方式上调，达到与TGF-β处理相当但效力稍逊的水平。值得注意的是，IL-7促进HSC活化的能力依赖于PBX1介导的IL7R反式激活，因为PBX1敲低减弱了IL-7对肌成纤维细胞标志物的诱导，而强制表达IL7R则恢复了这种诱导。进行了RNA-seq，结果显示暴露于IL-7的细胞处于未经处理细胞和暴露于TGF-β的细胞之间的中间状态，在受IL-7和TGF-β影响的基因之间存在显著重叠。

IL-7/IL7R阻断可减轻小鼠肝纤维化

研究显示，IL-7中和未明显影响肝损伤，抗IL-7组和IgG组的血浆ALT和AST水平相当。组织病理学染色证实，IL-7中和组与对照组的肝坏死/肝脏炎症无法区分，而IL-7中和显著改善了肝纤维化。血浆ALT和AST水平受IL7R阻断的影响极小，IL7R中和降低了肝组织中肌成纤维细胞标志物的表达水平，但不影响炎症介质的水平。研究还证实，用中和抗体阻断IL-7/IL7R信号级联反应，通过减少小鼠已建立的肝纤维化，显示出显著的治疗效果。

PBX1-IL7R轴在肝硬化患者中的相关性

研究最终试图确定新发现的PBX1-IL7R轴是否与人类肝硬化患者相关。与非肝硬化个体的HSC（qHSC）相比，从肝硬化患者分离的HSC（aHSC）中PBX1表达显著升高。此外，在肝硬化患者中，PBX1水平似乎与肌成纤维细胞标志物水平和纤维化分级呈正相关。此外，循环IL-7水平似乎可预测更强的HSC活化和更严重的肝纤维化。综合来看，这些数据表明，PBX1可能通过促进IL-7信号传导，参与人类肝硬化的发病机制。

HSC来源的肌成纤维细胞成熟代表了肝纤维化的一个范例。本研究首次揭示PBX1-IL7R轴调控肝纤维化的新机制：PBX1在Notch3-RBPJ信号调控下转录激活，进而上调IL7R表达，通过IL-7/IL7R-TβRI/II-SMAD3-STAT3通路促进HSC活化。通过基于转录组学的筛选，PBX1被鉴定为HSC活化过程中上调最显著的转录因子之一。值得注意的是，既往的一项研究也曾报道，基于对从胰腺导管腺癌或肝硬化患者分离的原代细胞的微阵列分析，PBX1在肝星状细胞和胰腺星状细胞中均高度富集。通过报告基因实验和ChIP实验，本研究进一步表明，HSC活化过程中PBX1的上调受到Notch信号效应因子RBPJ的转录调控。值得注意的是，除PBX1外，TALE家族的几个其他成员，包括PKNOX2和Meis2，也与组织纤维化有关。

本研究的一个亮点是鉴定出受PBX1直接激活的IL7R，作为HSC活化和肝纤维化的一个新调节因子。此外，用中和抗体阻断IL-7/IL7R信号传导可显著改善小鼠的肝纤维化。然而，有几点注意事项提醒不要轻率地解释这些观察结果。首先，对肝纤维化的干预在阻止肝硬化和肝细胞癌的发生方面最具相关性。因此，针对IL7R治疗肝纤维化的益处需要与潜在的HCC风险进行权衡。第二，IL-7的来源尚未确定。第三，IL-7/IL7R级联反应在组织纤维化中更广泛的意义仍不清楚。如果未来的研究能够确定IL-7/IL7R信号调节纤维生成的能力是普遍的还是组织/环境特异性的，那将具有意义。

研究结论

研究表明PBX1通过促进HSC中的IL7R信号传导来促进肝纤维化。这个发现存在几个可能妨碍其转化潜力的局限性。首先，IL-7/IL7R轴是免疫稳态最重要的调节因子之一。由于慢性肝病患者存在免疫功能受损，通过靶向IL7R而偏向免疫细胞群体的非预期后果需要仔细考虑和规避。第二，尽管提供了充分且令人信服的证据表明PBX1是肝纤维化的关键调节因子，但转录因子（如PBX1）传统上被认为是药物开发中极难靶向的靶点。近期通过靶向p53和MYC在癌症医学中取得的成功可能为加速基于PBX1的药物疗法提供一些启示。代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）已成为肝硬化和HCC的最常见原因。值得注意的是，既往的研究已在模型动物和人类患者中显示出IL7R与MASLD之间的强相关性。需要进行更多探索，以便研究数据能够转化为对抗慢性肝病的现实解决方案。

参考文献

1. Zhao Q, et al. Pre-B-cell leukemia transcription factor 1 contributes to liver fibrosis by enabling IL-7 signaling in HSC. Hepatology. 2026 Feb 1;83(2):276-293.

审批编号：CN-190738

有效期至：2027-08-04

本材料由阿斯利康提供，仅供医疗卫生专业人士参考。

撰写：Atopos

审核：Chiu

排版：Aurora

执行：Atai

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