關(guān)鍵詞:原代肝細(xì)胞,代謝性疾病,非酒精性脂肪性肝病,代謝功能障礙相關(guān)脂肪性肝炎,非酒精性脂肪性肝炎Primary Hepatocytes, non-alcoholic fatty liver disease(NAFLD), metabolic dysfunction-associated steatohepatitis(MASH),non-alcoholic steatohepatitis(NASH)
代謝功能障礙相關(guān)脂肪性肝炎(metabolic dysfunction-associated steatohepatitis,MASH)是一種與代謝紊亂相關(guān)的肝臟疾病,早前曾被稱為非酒精性脂肪性肝炎(NASH)。MASH是非酒精性脂肪性肝病( non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)的嚴(yán)重形式,極有可能發(fā)展為包括肝硬化、肝癌在內(nèi)的終末期肝病。原代肝細(xì)胞(Primary Hepatocytes)作為高度保留體內(nèi)生理特性的細(xì)胞模型,在MASH研究中具有核心應(yīng)用價值。鑒于此,IPHASE作為體外研究生物試劑引領(lǐng)者,研發(fā)生產(chǎn)了MASH供體的原代肝細(xì)胞,助力MASH 疾病研究。
圖片來源:"Non-alcoholic fatty liver disease."The Lancet 397
一、代謝功能障礙相關(guān)脂肪性肝炎(MASH)簡介
代謝功能障礙相關(guān)脂肪性肝炎(metabolic dysfunction-associated steatohepatitis,MASH)是非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis,NASH)的更新命名,更名后能更準(zhǔn)確地反映這種疾病與代謝紊亂之間的聯(lián)系。MASH與2型糖尿病、高血壓和高血脂等代謝綜合征及肥胖等因素密切相關(guān),已成為全球范圍內(nèi)的重大健康挑戰(zhàn)。MASH是非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD)進一步發(fā)展的更為嚴(yán)重的形式,和單純性非酒精性脂肪肝(NAFL)相比,其發(fā)展為肝硬化、肝癌等終末期肝病的風(fēng)險大大增加,進而導(dǎo)致由肝臟壞死引起的死亡率增加,這也是歐美等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)采用肝移植術(shù)進行治療的主要原因。MASH常以肝臟脂質(zhì)大量堆積、脂質(zhì)代謝紊亂、肝細(xì)胞氣球樣變、炎癥和導(dǎo)致纖維化的肝星狀細(xì)胞活化為特征。
NASH組織學(xué)特征(圖片來源:Current therapies and new developments in NASH)
MASH的發(fā)病機制復(fù)雜,涉及到糖代謝、脂代謝、胰島素抵抗及纖維化等多個方面。患者通常存在胰島素抵抗及相關(guān)代謝紊亂,如高膽固醇血癥和高三酰甘油血癥,以及糖代謝調(diào)節(jié)受損或糖尿病。其可能因素涉及“二次打擊”學(xué)說。
1、初次打擊:胰島素抵抗與肝脂肪變
【脂質(zhì)代謝失衡】
a.脂肪酸攝取增加:肥胖時脂肪組織分解產(chǎn)生的游離脂肪酸(FFA)經(jīng)門靜脈入肝,超過肝細(xì)胞代謝能力。
b.脂肪酸合成亢進:高糖飲食激活SREBP-1c,促進ACC、FASN等酶表達(dá),肝細(xì)胞內(nèi)脂肪酸從頭合成增加。
c.脂質(zhì)氧化/輸出減少:線粒體功能障礙(如PPARα活性抑制)導(dǎo)致β-氧化效率下降,VLDL組裝缺陷使甘油三酯(TG)滯留。
2、二次打擊:炎癥與纖維化啟動
【氧化應(yīng)激與脂毒性】
a.過量FFA在線粒體氧化中產(chǎn)生大量活性氧(ROS),誘發(fā)脂質(zhì)過氧化,損傷肝細(xì)胞膜及DNA。
b.毒性脂代謝物(如神經(jīng)酰胺、二酰甘油)激活 PKC、JNK通路,抑制胰島素信號。
【炎癥信號級聯(lián)】
a.脂滴破裂釋放的FFA激活 TLR4/NF-κB通路,誘導(dǎo)TNF-α、IL-6等促炎因子分泌,招募巨噬細(xì)胞(Kupffer細(xì)胞)形成炎癥灶。
b.NLRP3炎癥小體激活,釋放IL-1β、IL-18,加劇肝細(xì)胞損傷。
【肝纖維化形成】
a.持續(xù)炎癥激活肝星狀細(xì)胞(HSCs),使其從靜息態(tài)轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞,分泌 I、III型膠原,形成纖維間隔。
MASH不僅極有可能發(fā)展為肝硬化和肝癌等終末期肝病,還對全身多個系統(tǒng)均有影響,例如心血管系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)等。目前,MASH的治療主要依賴于生活方式的改變,主要是減重,其藥物研發(fā)并不順利,主要原因歸結(jié)為MASH復(fù)雜的發(fā)病機制以及診斷障礙為相關(guān)藥物研究帶來了極大挑戰(zhàn)。合適的體外模型對于MASH的發(fā)病機制及相關(guān)藥物研發(fā)研究至關(guān)重要。
二、原代肝細(xì)胞與MASH研究
原代肝細(xì)胞(Primary Hepatocytes)是指從動物肝臟直接分離的天然細(xì)胞,因其保留體內(nèi)肝臟的代謝功能與基因表達(dá)譜,成為MASH發(fā)病機制、藥物篩選及治療靶點驗證研究的核心模型。
1、原代肝細(xì)胞在MASH研究中的優(yōu)勢
【代謝功能完整性】保留糖原合成、脂肪酸β-氧化、膽汁酸代謝等關(guān)鍵通路(如CYP7A1介導(dǎo)的膽固醇轉(zhuǎn)化)。
【信號通路真實性】胰島素信號(IRS-PI3K-AKT)、核受體調(diào)控(PPARα/γ、FXR)等與體內(nèi)一致。
【病理模型相關(guān)性】可模擬肝細(xì)胞脂肪變、炎癥及纖維化信號的級聯(lián)反應(yīng),而細(xì)胞系常缺失關(guān)鍵病理特征。
2、原代肝細(xì)胞構(gòu)建MASH體外模型
【脂質(zhì)過載模型】通過FFA混合物和高糖刺激,可以模擬肝脂肪變性。
【炎癥-纖維化模型】通過脂毒性、炎癥因子和纖維化信號聯(lián)合刺激,可以模擬MASH進展。
【代謝綜合征共病模型】通過胰島素抵抗和氧化應(yīng)激等多因素干預(yù),可模擬臨床復(fù)雜性。
通過原代肝細(xì)胞構(gòu)建MASH體外模型,研究人員可進行脂毒性信號通路解析、線粒體功能研究、藥物代謝與毒性評估等關(guān)鍵MASH機制的探索,為MASH相關(guān)藥物篩選與研發(fā)提供有力的數(shù)據(jù)支持。
3、原代肝細(xì)胞模型研究挑戰(zhàn)與發(fā)展方向
【技術(shù)挑戰(zhàn)】
a.細(xì)胞活性維持:原代肝細(xì)胞體外存活時間短,需優(yōu)化培養(yǎng)條件。
b.個體差異:供體遺傳背景、代謝狀態(tài)差異影響結(jié)果一致性。
c.細(xì)胞互作:單一細(xì)胞模型缺乏肝內(nèi)非實質(zhì)細(xì)胞(如Kupffer細(xì)胞、星狀細(xì)胞)的交互作用,難以完全模擬體內(nèi)炎癥微環(huán)境。
【模型進階策略】
a.多細(xì)胞共培養(yǎng):加入肝星狀細(xì)胞、Kupffer細(xì)胞構(gòu)建更接近體內(nèi)的微環(huán)境,復(fù)現(xiàn)MASH中的細(xì)胞互作。
b.3D球狀體或類器官培養(yǎng):增強細(xì)胞間接觸,模擬更真實的體內(nèi)環(huán)境,延長培養(yǎng)周期。
c.微流控器官芯片(Liver-on-a-Chip):整合血流動力學(xué)刺激,在微流控裝置中實現(xiàn)長期藥物代謝模擬。
綜上所述,原代肝細(xì)胞作為最接近體內(nèi)生理狀態(tài)的MASH研究模型,在其機制解析、藥物研發(fā)中具有不可替代的價值。通過優(yōu)化培養(yǎng)體系與結(jié)合新興技術(shù)(如3D培養(yǎng)、器官芯片),其應(yīng)用正從單一細(xì)胞功能研究向系統(tǒng)性病理模型拓展,為MASH的精準(zhǔn)治療提供關(guān)鍵實驗依據(jù)。
三、IPHASE相關(guān)產(chǎn)品
然而,獲取高質(zhì)量MASH供體的原代肝細(xì)胞面臨技術(shù)分離與供體資源合規(guī)的雙重挑戰(zhàn),需通過優(yōu)化分離流程、標(biāo)準(zhǔn)化供體篩選及遵守法規(guī)協(xié)同解決。IPHASE作為體外研究生物試劑引領(lǐng)者,不斷開拓創(chuàng)新、銳意進取,突破MASH研究瓶頸,攻克分離技術(shù)與倫理合規(guī)壁壘。在原代肝細(xì)胞分離技術(shù)方面,IPHASE科研人員采用目前國際上流行的兩步膠原酶灌流法(Seglen灌流法)的原代肝細(xì)胞分離方法,并根據(jù)MASH肝組織特性進行分離技術(shù)改良,可以分離得到高純度和高活性的MASH供體原代肝細(xì)胞。在供體資源倫理合規(guī)方面,IPHASE具有豐富的樣本資源庫,MASH供體經(jīng)嚴(yán)格篩選,來源清晰,并經(jīng)合規(guī)性評定,有倫理和知情,免除了后顧之憂。
IPHASE通過技術(shù)創(chuàng)新與資源整合構(gòu)建的雙護城河,不僅解決了MASH原代肝細(xì)胞的獲取難題,更形成了從基礎(chǔ)研究到藥物研發(fā)的全鏈條服務(wù)能力。在MASH藥物研發(fā)管線持續(xù)擴容的背景下,該模式有望成為連接基礎(chǔ)研究與臨床轉(zhuǎn)化的核心基礎(chǔ)設(shè)施,為代謝性疾病領(lǐng)域的突破提供關(guān)鍵支撐。