损伤性高迁移率族蛋白家族协同髓系细胞来源Wnt信号通路在肝再生中的作用机制研究

Bone marrow cells are critical for liver regeneration during acute injury and inflammatory tumorigenesis. However, the underlying molecular mechanisms by which bone marrow cells affect hepatic stem/progenitor cells are largely unknown. We have previously identified a population of histidine decarboxylase (Hdc)-expressing bone marrow-derived myeloid cell which support inflammatory tissue repair and tumorigenesis. In murine acute liver injury model, we also found the accumulation of Hdc+ myeloid cells surrounding hepatic pericentral cells (PCs) that have been identified as a hepatic stem/progenitor cell recently. Thus，we propose that during liver injury, necrotic tissue-derived HMGBs recruit Hdc+ myeloid cells to the central vein, where Hdc+ myeloid cells secret Wnts to promote the proliferation of Axin2+ PCs. To test this, we will conduct computer aided random distribution analysis, in vitro 2D and 3D culture, bone marrow transplantation, and RNA-seq analysis to explore the role of Hdc+ myeloid cells in liver regeneration in mouse liver injury models and human acute liver injury tissues, thus to provide mechanistic insights into treating acute/chronic inflammatory liver disease.

在肝组织再生修复及不可控炎症所致肿瘤发生等生物学进程中，髓性细胞具有重要作用，但是其对肝干细胞在上述进程中的调控机制尚不清楚。本课题组已鉴定了一群表达组氨酸脱羧酶（histidine decarboxylase, Hdc）的髓系细胞并论述了其在消化道组织修复及炎症中的重要作用。我们最近发现，急性肝损伤中央静脉旁干（前体）细胞（Axin2+ PCs）周围聚集了大量Hdc+髓系细胞。本研究特提出假说：坏死肝组织中产生的HMGB募集Hdc+髓系细胞，而后者再分泌Wnts单独或者与组织中HMGBs协同调控Wnt信号下游Axin2+ PCs修复和过度修复相关的恶性转化。本研究拟在Hdc等转基因小鼠急性肝损伤模型及人细菌感染急性肝损伤组织中，通过细胞分布比对技术、体外2D和3D培养、骨髓移植及RNA-seq等，阐述Hdc+髓系细胞参与肝再生的细胞及分子机制，为临床探索急慢性肝病治疗新策略提供理论基础。

项目的背景.急性肝炎向慢性炎症转变，进而破坏机体维持组织内稳态的能力，并转归为非可控炎症。炎症细胞及其分泌的细胞因子又是促进肝再生修复的重要组成部分。课题组此前基研究结果表明：免疫细胞是肝前体细胞微环境的重要组成。在肝急性损伤中，HPC/LPC无法及时活化和增殖补充实质细胞损失，但肝脏却能在短期内完成修复。这些新生实质细胞的细胞学来源一直存在争议。Wnt/β-catenin信号通路对维持组织内稳态有重要作用。本课题组及合作者的近期研究表明，急性炎症损伤区域内的髓系细胞往往表达较高的 Wnt5、Wnt6及Wnt9等。由髓系细胞所构成的天然免疫系统对肝细胞、肝星状细胞和急性损伤后修复有着重要亦复杂的影响。我们提出一个新的假说：骨髓中Hdc+HSC/HSPC向子代细胞进行转化，后者通过组氨酸反馈调控母代细胞，使其不至于耗竭。在肝脏急性损伤中，骨髓内的机制失调，使得不成熟的髓系细胞进入肝脏。这些髓系细胞来源的HMGBs协同Wnt信号轴调节肝前体细胞生物学行为。.主要研究内容.A.成功构建Hdc-CreERT2；iDTR, Axin2-CreERT2；tdTomato；Hdcflox/flox小鼠系，结合Hdc-GFP共同探讨疾病状态下Hdc+ HSC/HSPC及子代细胞在骨髓和LPS诱导的急性肝损伤组织内的生物学行为。.B.探讨疾病状态下上游骨髓内Hdc+ HSC/HSPC与子代细胞之间的调控机制，观察疾病肝损伤时，组织内Hdc+髓系细胞与Axin2+肝前体细胞之间的时空关系。.C.分析和讨论急性肝损伤组织募集和扩增Hdc+髓系细胞的机制。.D.进一步探讨Hdc+髓系细胞通过Wnt信号通路调控Axin2+肝前体细胞增殖和转化的机制。.重要结果.A.Hdc可以标记骨髓内具有髓系分化的一类HSC/HSPC。.B.Hdc+ HSC/HSPC与其子代之间通过Histamine/H2R轴进行调控。.C.Hdc+髓系细胞通过HMGB和Wnt参与急性肝损伤时肝前体细胞增殖和分化。.关键数据及其科学意义.A.基于转基因小鼠结果表明Hdc+ HSC/HSPC与其子代之间具有密切的空间关系。.B.通过动物模型进一步阐明Hdc+髓系细胞通过Histamine/H2R轴调控HSC/HSPC退出增殖细胞周期。.C.不成熟Hdc+髓系细胞进入肝脏通过HMGB和Wnt信号通路调控。