ADAMTS4诱导代谢功能障碍相关脂肪变性肝病中的髓系来源免疫细胞募集与肝纤维化

《Signal Transduction and Targeted Therapy》：ADAMTS4 elicits myeloid-derived immune cell recruitment and liver fibrogenesis in metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease

　　

具有血小板反应蛋白基序的解聚素和金属蛋白酶4（ADAMTS4）已被证实与关节炎和肺成纤维细胞活化相关，然而其在肝脏稳态与纤维化中的作用仍知之甚少。在此，研究人员探究了ADAMTS4在肝纤维化中的功能意义。他们发现，在纤维化脂肪性肝炎患者中，肝脏ADAMTS4mRNA表达显著升高。在肝纤维化小鼠模型中，基因缺失ADAMTS4可抵抗肝纤维化形成，并伴有髓系来源浸润巨噬细胞募集的显著减少。从机制上讲，ADAMTS4介导的多能蛋白聚糖（versican）切割生成了versikine，后者在体外促进了巨噬细胞的迁移及其向促炎表型的分化。此外，肿瘤坏死因子（TNF）α显著增加了ADAMTS4的mRNA表达和蛋白质分泌。同时，ADAMTS4通过激活LX2细胞中的信号转导与转录激活因子3（STAT3），直接诱导了胶原积累。为了探索ADAMTS4表达的潜在遗传调控，研究人员在代谢功能障碍相关脂肪变性肝病患者中进行了响应性表达数量性状位点（response-eQTL）分析，并确定了一个单核苷酸多态性与携带特定基因型的某亚组患者中ADAMTS4表达增加相关。综上所述，这些发现确定ADAMTS4是促进肝纤维化过程中髓系来源浸润巨噬细胞募集和胶原积累的关键调节因子，提示靶向ADAMTS4可能代表了一种潜在的肝纤维化治疗策略。

论文解读：ADAMTS4——连接代谢肝病炎症与纤维化的关键纽带

研究背景与意义

代谢功能障碍相关脂肪变性肝病（MASLD）及其严重形式——代谢功能障碍相关脂肪性肝炎（MASH）已成为全球肝硬化负担的主要贡献者。肝纤维化的特征是细胞外基质（ECM）成分的过度积累，导致正常肝脏结构和功能受损。尽管肝星状细胞（HSCs）的活化被认为是纤维化的中心机制，且免疫细胞在疾病进展中的作用日益受到重视，但目前尚无临床批准的针对肝纤维化的抗纤维化药物。具有血小板反应蛋白基序的解聚素和金属蛋白酶4（ADAMTS4）是一种已知参与关节炎和肺损伤的金属蛋白酶，但其对肝脏稳态及纤维化的调节作用尚未明确。本研究旨在阐明ADAMTS4在肝纤维化中的作用机制，特别是其如何通过调节免疫细胞和基质重塑来促进疾病进展，为开发新的治疗靶点提供理论依据。该研究成果已发表在《Signal Transduction and Targeted Therapy》期刊上。

关键技术方法概述

研究人员综合运用了多种技术手段。首先，利用包含293名患者的Boramae MASLD前瞻性队列以及Gene Expression Omnibus（GEO）数据库数据进行基因表达分析。其次，构建了多种小鼠模型，包括西方饮食加果糖（WDF）、胆碱缺乏高脂饮食（CDAHFD）、四氯化碳（CCl₄）以及硫代乙酰胺（TAA）诱导的肝纤维化模型，并利用全身性Adamts4敲除、肝星状细胞特异性（Adamts4^ΔHSC）及肝细胞特异性（Adamts4^ΔHep）敲除小鼠进行表型验证。在机制研究中，采用了流式细胞术分析免疫细胞群，免疫荧光染色观察蛋白共定位，酶联免疫吸附试验（ELISA）检测蛋白分泌，并通过报告基因实验和高通量染色质构象捕获（Hi-C）数据分析表达数量性状位点（eQTL）。

研究结果详述

ADAMTS4 expression is upregulated in MASH and fibrosis

研究人员首先在人类和小鼠样本中验证了ADAMTS4的表达情况。通过分析MASLD患者队列，发现肝脏ADAMTS4mRNA表达随疾病严重程度（脂肪变性、肝炎至纤维化）呈上升趋势。在CCl₄、WDF等多种小鼠肝纤维化模型中，Adamts4mRNA水平均显著上调。免疫荧光显示ADAMTS4与HSC标志物α平滑肌肌动蛋白（αSMA）或结蛋白（desmin）在纤维化肝脏中共定位，且在分离的非实质细胞（尤其是HSCs和肝窦内皮细胞LSECs）中表达增加，分泌水平也显著高于肝细胞。

Deletion of Adamts4 protects against diet-induced liver fibrosis

利用WDF和CDAHFD饮食模型，研究人员发现与野生型小鼠相比，Adamts4全身敲除小鼠表现出明显的肝纤维化抵抗。具体表现为肝体比降低，血清丙氨酸转氨酶（ALT）和天冬氨酸转氨酶（AST）水平改善，肝脏外观及纤维化面积（天狼猩红染色）减少，纤维化相关基因（如Col1a1, Acta2）表达下调。值得注意的是，这种保护效应伴随着髓系来源免疫细胞（特别是巨噬细胞）募集的显著减少及促炎细胞因子mRNA水平的下降，而对T细胞数量无显著影响，提示ADAMTS4特异性调控髓系细胞浸润。

Deletion of Adamts4 protects against chemical-induced liver fibrosis

在化学诱导（CCl₄和TAA）的肝纤维化模型中，Adamts4敲除同样显示出保护作用。CCl₄模型中，敲除小鼠血清转氨酶水平降低，αSMA和I型胶原（COL1A1）表达减少，胶原沉积（Masson染色）减轻。流式细胞术分析再次证实了髓系细胞浸润的减少。进一步的细胞特异性敲除实验表明，HSC来源的ADAMTS4在促进髓系细胞募集和纤维化方面起主导作用，而肝细胞来源的ADAMTS4作用相对有限。此外，在Adamts4敲除背景下通过水动力注射恢复肝脏ADAMTS4过表达，能够逆转上述保护表型，重新加剧纤维化和炎症。

Versikine, produced by ADAMTS4, recruits pro-inflammatory macrophages

机制研究揭示，ADAMTS4通过切割其底物多能蛋白聚糖（versican）产生versikine来发挥作用。在纤维化肝脏中，ADAMTS4与versican在HSCs中共定位。体外实验显示，重组人ADAMTS4（rhADAMTS4）处理LX2细胞（人肝星状细胞系）可增加versikine的分泌。条件培养基实验表明，含有versikine的培养基能够促进THP1细胞（人单核细胞系）向LX2细胞的迁移，并在脂多糖（LPS）和干扰素γ（IFNγ）刺激下，增强THP1细胞向促炎表型（CD86⁺）的分化及IL6mRNA的表达，揭示了ADAMTS4?versikine轴调控巨噬细胞行为的分子基础。

TNFα stimulates ADAMTS4 secretion in HSCs and hepatocytes

研究人员探讨了ADAMTS4的上游调控机制。临床数据显示MASLD患者血清ADAMTS4水平升高。体外刺激实验表明，肿瘤坏死因子（TNF）α而非白细胞介素（IL）-1β，能有效诱导原代HSCs、肝细胞以及LX2、HepG2细胞系中ADAMTS4的mRNA表达和蛋白质分泌，提示了炎症因子TNFα在诱导ADAMTS4产生中的关键作用。

Secreted ADAMTS4 is involved in collagen expression via STAT3

进一步探究ADAMTS4对HSCs的直接影响，银染和质谱分析发现rhADAMTS4处理的LX2细胞中COL1A1蛋白条带增强。Western blot和qPCR证实ADAMTS4显著上调COL1A1mRNA及蛋白水平，但不影响αSMA或纤溶酶原激活物抑制剂-1（PAI-1）。信号通路研究表明，ADAMTS4不通过转化生长因子（TGF）β/SMAD2/3或MAPK/ERK、PI3K/AKT通路起作用，而是特异性地增加了STAT3在Ser727位点的磷酸化。利用STAT3抑制剂（BBI608）或siRNA敲低STAT3，均可阻断ADAMTS4诱导的COL1A1表达，确立了ADAMTS4?STAT3?COL1A1这一非经典促纤维化信号轴。

Increased expression of ADAMTS4 is genotype-specific

通过响应性eQTL分析，研究人员发现ADAMTS4的表达受基因型调控。位于ADAMTS4基因上游约46?kb处的单核苷酸多态性（SNP）rs11265575的次要等位基因（T）与MASLD患者中更高的ADAMTS4表达相关。结合染色质互作数据（Hi?C）和荧光素酶报告基因实验，确定rs10158501为主要的功能性SNP，能够差异调控ADAMTS4的转录。 motif分析预测该位点可能影响核受体（如NR3C1、PGR）的结合，这为精准筛选适合ADAMTS4靶向治疗的亚组人群提供了遗传学依据。

结论与讨论总结

本研究系统阐明了ADAMTS4在代谢功能障碍相关脂肪变性肝病纤维化进程中的双重作用机制。研究发现，在MASH状态下，TNFα刺激HSCs和肝细胞表达并分泌ADAMTS4。一方面，分泌的ADAMTS4通过切割versican产生versikine，促进髓系来源巨噬细胞向肝脏募集并向促炎表型极化，从而放大炎症环境；另一方面，ADAMTS4直接作用于HSCs，通过激活STAT3信号通路，独立于经典的TGFβ途径上调COL1A1的转录，直接驱动胶原沉积。这种由ADAMTS4介导的巨噬细胞与HSCs之间的双向细胞通讯，构成了推动肝纤维化进展的核心环路。此外，研究发现的基因型特异性表达特征（如rs10158501），为基于ADAMTS4的个体化精准治疗提供了重要的生物标志物和理论支撑。综上所述，靶向抑制ADAMTS4或其下游信号分子，有望成为治疗MASH及相关肝纤维化的有效策略。