韩国国内研究团队首次在全球范围内揭示了这样一种新的分子机制:饮酒会产生活性氧(ROS),从而诱导肝细胞凋亡和炎症反应;同时发现肝细胞会像神经系统中的突触一样,相互形成并传递信号的“类突触(pseudosynapse)”,并通过这一“新型神经学通路”诱导炎症。
韩国科学技术院(KAIST)医理工学院Jung Wonil教授研究团队与首尔大学Borame医院Kim Won教授研究团队共同开展研究,于17日表示,他们在分子水平上阐明了饮酒导致的肝损伤及炎症(酒精性脂肪性肝炎)的发生机制,为酒精性肝病的诊断和治疗提供了线索。
联合研究团队确认,在慢性饮酒时,“囊泡型谷氨酸转运体(VGLUT3)”的表达增加,导致谷氨酸在肝细胞内蓄积;此后在暴饮状态下,肝细胞内钙离子浓度急剧变化,从而诱导谷氨酸分泌。
研究团队还发现,分泌出的谷氨酸会刺激肝脏内常驻巨噬细胞——库普弗细胞上的谷氨酸受体(mGluR5),诱导活性氧生成,进而形成导致肝细胞凋亡和炎症反应的病理性通路。
谷氨酸是一种氨基酸,在包括大脑和肝脏在内的多种组织中参与细胞间信号传递、蛋白质合成和能量代谢。但当其含量过高时,会使神经细胞过度兴奋,导致细胞损伤或凋亡。
本研究首次阐明,在饮酒时,肝脏中肝细胞与库普弗细胞会暂时形成一种与仅在神经系统中观察到的突触相似的结构——类突触,通过这一结构相互传递信号,这一点具有重要意义。
所谓类突触或代谢突触(metabolic synapse),是在饮酒导致肝细胞膨胀(ballooning)并与库普弗细胞在物理上紧密贴靠时形成的。联合研究团队解释称,也就是说,受损的肝细胞并非只是单纯凋亡,而是可以向邻近的库普弗细胞发送信号,从而诱导免疫反应。
这一发现为提出“在外周器官中也可以通过细胞间紧密的结构性接触实现信号传递”这一新范式提供了可能。同时,这也表明,受酒精损伤的肝细胞不仅仅是被动受损,还会主动刺激巨噬细胞,通过肝细胞的凋亡诱导再生,存在一种“自律性恢复功能”。
联合研究团队在动物模型中证实,当从遗传学或药理学层面抑制谷氨酸转运体、谷氨酸受体以及活性氧生成酶(NOX2)时,可以在一定程度上抑制由酒精介导的肝损伤。
研究团队还通过分析酒精性肝病患者的血液和肝组织,提示该机制在临床上也具有可适用性。
Jung Wonil教授表示:“联合研究团队揭示的研究结果,今后有望在酒精性脂肪性肝炎的早期发病阶段,被用作诊断或治疗的新型分子靶点。”
此外,本研究在科学技术信息通信部经费支持下,由韩国研究财团全球领军研究项目、中坚研究者项目以及生物·医疗技术开发项目资助完成。
KAIST医理工学院Yang Kyungmo博士(现任汝矣岛国立圣母医院)和Kim Gyurae博士课程研究生作为共同第一作者参与了本研究,研究由首尔大学Borame医院Kim Won教授研究团队共同完成。研究结果(论文)已于本月1日发表在国际学术期刊《Nature Communications》上。
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