CMI (IF19.8) | 肝脏的“救星”藏在肠道里？同济大学曾欣等多组学研究发现肠源性吲哚丙酸通过“肠-肝轴”减轻肝纤维化

人粪便、人血清、人肝脏组织、小鼠肝组织、体外细胞培养

宏基因测序、bulk RNA测序、scRNA-seq、靶向代谢组、CUT&Tag测序等

通过宏基因组测序和代谢组学分析，研究了14名匹配的肝硬化患者和健康对照者粪便样本中色氨酸代谢的肠道生态失调和代谢谱的改变。在肝硬化患者中发现了色氨酸代谢途径的显著变化和较低丰度的梭状芽胞杆菌，且IPA与几个肝纤维化相关指标呈显著负相关。给CCl₄处理的小鼠灌胃cy7标记的IPA (Cy7-IPA)， IPA降低了肝/体重比、血清AST、ALT、TNFα和IL-1β水平，并显著抑制肝纤维化，以及COL1A1、COL3A1、COL6A1、α-SMA和TIMP1的下调以及MMP9表达的增加。

Bulk RNA-seq分析显示，IPA可以显著抑制促纤维化和促炎基因和途径，在scRNA-seq数据中共识别了24个簇，10个不同的细胞群。单核细胞或巨噬细胞（单核/巨噬）集群在IPA给药后百分比和数量的减少最为显著。GO和GSEA结果显示，促纤维化和促炎途径在CCl₄处理小鼠的成纤维细胞簇中特异性富集，但在IPA灌胃后被抑制，细胞试验显示外源IPA对α-SMA表达无显著影响，COL1A1表达略有下调。

将Cy7-IPA给予CCl₄处理的小鼠，多重免疫组织化学和免疫荧光染色显示，Cy7-IPA信号主要被F4/80⁺巨噬细胞捕获，而不是HNF4α⁺肝细胞或α-SMA⁺ HSC，以及F4/80⁺巨噬细胞在活体动物中直接捕获Cy7-IPA。scRNA-seq数据中Mono/Macro集群的GSEA显示，与CCl₄组相比，CCl₄ + IPA组的促纤维化和促炎GO通路受到抑制。使用100 μM IPA或DMSO处理THP-1细胞，IPA降低了促纤维化和促炎细胞因子的表达，抑制了THP-1细胞中NF-κB和Wnt/β-catenin信号的活性。此外，氯膦酸脂质体消耗巨噬细胞后，体内IPA的抗纤维化作用被阻断。

UMAP分析显示巨噬细胞主要表达AhR而不是PXR。对AhR⁺巨噬细胞亚群的GO和GSEA分析表明，IPA处理组的促纤维化和促炎途径明显受到抑制。在AhR敲除THP-1细胞中发现体外AhR缺失阻断了IPA对促炎细胞因子的抑制作用，恢复了NF-κB信号通路的激活，p-p65的表达增加。然而，AhR缺乏并未干扰IPA对Wnt/β-catenin通路的作用，以及AhR拮抗剂CH223191在体内会阻碍IPA对促炎信号传导和胶原沉积的抑制作用。

在scRNA-seq数据中在IPA处理的纤维化小鼠中几乎没有观察到S100A8/A9⁺巨噬细胞亚型，GSVA分析发现S100A8/A9⁺巨噬细胞中纤维生成途径显著富集，IPA强烈抑制S100A8/A9⁺巨噬细胞中促纤维化和促炎基因和通路的表达，以及巨噬细胞特异性AhR缺失在体内消除了IPA诱导的S100A8/A9⁺巨噬细胞的减少，并在体外阻断了对S100A8和S100A9表达的抑制。使用CUT&Tag和双荧光素酶实验进一步验证p65直接结合到S100A8和S100A9的启动子区域，导致启动子活性增加，即IPA可以通过AhR/NF-κB/S100A8/A9轴抑制S100A8/A9⁺巨噬细胞转分化，从而减轻肝纤维化。

另外参与巨噬细胞介导的促炎反应的重要途径鞘脂代谢在肝纤维化过程中在S100A8/A9⁺巨噬细胞中富集，并在IPA递送后下调，且ELISA显示IPA降低了S1P水平。

将THP-1和LX2细胞在transwell培养系统中共培养，发现LX2细胞的活化被抑制，COL1A1、α-SMA和TIMP1的表达显著降低，MMP9的表达增加，THP-1细胞中的AhR KO阻断了IPA对HSC活化的抑制作用。在含有人肝脏肝细胞和非实质细胞中，组织学、免疫组化染色和ELISA结果显示，IPA治疗48小时后，肝纤维化和炎症特征明显受到抑制，即肠道来源的IPA可以通过靶向纤维化前巨噬细胞作为肝纤维化临床治疗的有希望的候选药物。