Hippo信号通路维持胆汁酸代谢平衡及其紊乱导致肝癌产生的功能与机制研究

Bile acids have long been known to facilitate digestion and absorption of lipids in the small intestine as well as regulate cholesterol homeostasis. Desregulation of bile acid metabolism will lead to cholestatic cirrhosis and hepatocellular carcinoma．However, the molecular mechanism of regulating bile acid metabolism remains obscure. Previous studies showed that bile acid feeding significantly promotes liver overgrowth. Our preliminary data shows that loss of Hippo signals induces a significant increase in bile acids levels. Therefore, we hypothesize that hippo signaling controls liver size and tumorigenesis by maintaining bile acids homeostasis. To test this hypothesis, we firstly aim to analyze the changes of bile acids composition upon deletion of Hippo kinases Mst1/2. In addition, we will determine the molecular mechanism underlying Hippo signaling regulates bile acid metabolism. Furthermore, we will examine the effect of bile acids on Mst1/2-mutant-driven liver overgrowth and tumorigenesis.

胆汁酸促进脂类物质的消化吸收，是重要的生理代谢物，然而胆汁酸代谢紊乱会导致胆汁淤积、肝硬化甚至肝癌。目前胆汁酸代谢平衡维持的分子机制尚未阐明。我们未发表的数据显示Hippo信号通路缺失导致小鼠胆汁酸水平显著升高；通过食物中添加胆汁酸喂食小鼠可以促进肝细胞增殖和肝脏增大。这表明Hippo信号通路很可能通过维持胆汁酸代谢平衡调控肝脏大小和肝癌的发生发展。申请人在Cancer Cell、Cell Rep等重要刊物以第一作者发表系列成果，本立项拟在此基础上通过生化、动物模型和临床样本等层面来阐明Hippo通路维持胆汁酸代谢平衡的机制；揭示胆汁酸代谢紊乱在肝癌发生发展中的作用；分析胆汁酸代谢紊乱与人类肝癌的发生发展相关性并探索针对控制胆汁酸代谢的药物在肝癌治疗中的作用。本项研究将有助揭示胆汁酸代谢紊乱导致肝癌发生的致病机理，阐明胆汁酸稳态维持的新型调控机制和关键分子，具有十分重要的科学与社会意义。

中国肝癌患者总数占世界肝癌患者的一半，每年的肝癌发病率居世界首位，在癌症致死率中仅低于肺癌排名第二。目前肝癌发生的病理机制尚未阐明，还缺乏有效的药物用于肝癌的预防和治疗。因此，阐明肝癌发生发展的分子机制，研发预防和治疗肝癌特异性高效的药物成为肝病研究的重点。胆汁酸可以促进脂类物质的消化吸收，是重要的生理代谢物，肝内胆汁酸代谢紊乱和转运障碍，可导致胆汁性肝硬化、慢性肝炎、甚至可能诱发肝癌或肝衰竭。目前胆汁酸代谢平衡维持的分子机制尚未阐明。在本项课题研究中，我们系统阐释了肝肠循环因子FGF15可以通过激活Hippo信号通路从而抑制胆汁酸合成代谢、肝脏过度生长及肿瘤的发生。申请人研究发现，首先通过小鼠连体共生实验，发现了Mst1/2敲除小鼠血清中存在一种因子可以让野生型小鼠肝脏细胞中Hippo信号通路显著激活，随后通过生物化学及分子生物学手段证实， Mst1/2敲除小鼠血清FGF15水平显著上升且可以通过其受体FGFR4在野生型细胞中激活Mst1/2。肠道中的FGF15通过血液循环进入到肝脏并且通过其受体FGFR4激Mst1/2，活化的Mst1/2可以磷酸化SHP第28位丝氨酸，被磷酸化的SHP泛素化降解途径被抑制，蛋白水平升高，从而抑制CYP7A1的转录，最终使胆汁酸的合成减少。Mst1/2 的缺失会导致胆汁酸合成代谢的负反馈调节缺失，CYP7A1表达的上升，胆汁酸合成增加。过高水平的胆汁酸又会持续激活Yap，从而促进肝脏的过度生长。更具意义的是，通过药理学方法(如喂食消胆胺食物)，或者通过遗传学方法在小鼠肝脏内表达抑制胆汁酸合成的基因(如SHP)都可显著减低小鼠体内但汁酸水平，从而减弱由于Mst1/2缺失导致的肝脏过度生长及肿瘤的发生。进一步揭示了Hippo信号通路失活导致胆汁酸合成代谢异常可能是人类肝癌的普遍现象和致病的重要因素，通过靶向控制FGF15-Hippo通路调控胆汁酸代谢，将会在临床应用中对控制肝脏生长及阻止肝癌产生有着重要的参考意义。主要研究结果发表在Developmental Cell杂志上。受此课题资助在Developmentalntal Cell、Cell及Current opinion in cell biology杂志发表三篇SCI论文（Cell正刊一篇，Cell子刊一篇），并且获得福建省自然科学一等奖。