NCX1/Ca2+通路调控肝星状细胞活化过程中自噬发生的机制研究

Activation of hepatic stellate cells is a key issue in liver fibrosis, HSC activation requires autophagy for their survival and repopulating function. However, the mechanism of autophagy is still not clear. Our results of previous experiments have shown that sodium calcium exchanger 1(NCX1), as the important membrane ion channel, not only mediated intracellular Ca2+ increase which induce by TGF-β1 in HSC, but also highly expressed in the process of HSC activation . The dual luciferase experiments showed that the activity of NCX1 promoter can be significantly up-regulated when HSC activation induced by TGF-β1. We found that nuclear transcription factor STAT3 as the important downstream regulatory molecules of liver fibrosis, had several binding sites on the promoter of NCX1. It demonstrates that HSC activation mediated Ca2+ entry through NCX1 stimulate the STAT3 signal pathway to promote the expression autophagy genes, and the STAT3 further up-regulated the transcriptional expression of NCX1, which form a positive feedback pathway to promote the progress of autophagy and HSC activation. Based on above hypothesis, this study will illustrate NCX1's important role in liver fibrosis through molecular and functional technology, which will provide a new theoretical basis for intervening liver fibrosis through targeting NCX1.

肝星状细胞（HSC）活化是肝纤维化发生发展的关键事件，研究证实HSC的活化需要自噬参与，但其自噬行为产生的机制不清。前期研究发现TGF-β1诱导肝星状细胞系LX-2自噬及活化的过程中伴随着细胞内钙的增高，进一步机制研究证实NCX1不仅是介导这一变化的关键钙通道，还在HSC活化过程中表达上调，双荧光素酶实验发现TGF-β1刺激LX-2后明显上调NCX1的启动子活性，而STAT3作为肝纤维化过程中重要的调控分子，生物信息学预测其在NCX1启动子区域有结合位点，推测HSC活化过程中NCX1通道开放并介导胞内钙增高，进而激活STAT3通路调控HSC的自噬发生；同时活化的STAT3又结合于NCX1的启动子上调NCX1的表达，从而形成正向反馈通路加速HSCs活化。本课题拟从分子及功能机制阐明NCX1在HSC活化自噬发生过程中的作用，旨在为以自噬为靶点的HSC激活所介导的肝纤维化的靶向治疗提供突破口。

肝纤维化的主要机制是肝星状细胞（HSCs）的活化，大量研究表明HSCs的活化与自噬密切相关。 Na+/Ca2+ 交换蛋白 1 (NCX1) 是一种膜转运蛋白，参与细胞内 Ca2+ 稳态的调节。本研究旨在探讨 NCX1 介导的 Ca2+ 内流在 HSCs 活化过程中调节自噬的潜在机制。我们通过收集临床肝组织样本发现，NCX1的表达与肝纤维标志物α-SMA呈正相关。在细胞实验中我们证实了TGF-β1可以促进HSCs的自噬及活化以及上调NCX1的表达；进一步研究发现NCX1在 HSCs功能性表达，并可以调控内钙的稳态，而抑制NCX1的表达和功能，可以逆转TGF-β1导致的HSCs自噬及活化。机制研究发现TGF-β1可以诱导HSCs的FOXO1核转移，而抑制FOXO1的活性可以抑制TGF-β诱导的NCX1的表达、HSCs的活化及自噬的发生。进一步双荧光素酶实验显示FOXO1过表达可以增强NCX1启动子的活性，由此形成一个正反馈，更进一步促进HSCs的自噬及活化。最后我们建立了小鼠肝纤维化模型（CCL4/DEN），抑制NCX1的功能及敲除NCX1的表达均能改善小鼠肝纤维化。总之我们证明了NCX1介导的钙信号在HSCs活化及自噬过程中起重要作用，这意味着靶向 NCX1/Ca2+/FOXO1 通路可能作为新的肝纤维化的治疗策略。依靠该基金，课题组一共发表SCI三篇，参加国内外学术会议6次，获得科研奖励3次，培养硕士研究生4名。