这项研究由Fanta Barrow、Saad Khan等来自University of Minnesota Medical School、University of Toronto等机构的研究团队完成,发表于2021年8月的《Hepatology》期刊(Volume 74, Issue 2)。研究聚焦非酒精性脂肪性肝炎(Nonalcoholic Steatohepatitis, NASH)的发病机制,重点探讨了肝脏内B细胞在NASH进展中的关键作用及其与肠道菌群的关联。
学术背景
NASH已成为全球肝衰竭和肝移植的主要诱因,其核心病理特征包括肝脏炎症、纤维化和代谢紊乱。尽管已知先天性和适应性免疫系统参与其中,但B细胞在NASH中的作用机制尚不明确。既往研究表明,肥胖相关代谢疾病中B细胞可通过分泌促炎因子(如TNF-α、IL-6)或抗原呈递功能加剧炎症,但其在肝脏局部微环境中的具体行为及其驱动因素仍需深入探索。本研究旨在揭示肠道菌群如何通过激活肝内B细胞,进而通过先天(如TLR-MyD88通路)和适应性(如BCR信号)免疫机制促进NASH进展。
研究流程与实验设计
动物模型构建
- 使用C57BL/6J野生型(WT)、B细胞缺陷型(μMT)及B细胞特异性MyD88敲除(B-MyD)小鼠,饲喂高脂高糖饮食(HFHC)诱导NASH模型,对照组为普通饮食(NCD)。实验周期为15-20周,样本量每组8-16只。
- 通过葡萄糖耐量试验(GTT)、胰岛素耐量试验(ITT)和丙酮酸耐量试验(PTT)评估代谢表型;采用组织染色(H&E、Masson三色)和NAFLD活动度评分(NAS)量化肝脏病理变化。
免疫细胞分析
- 单细胞RNA测序(scRNA-seq):分离肝内免疫细胞,通过10x Genomics平台测序,Seurat软件聚类分析,鉴定B细胞亚群及其转录特征。结果显示NASH肝脏中B细胞富集促炎基因(如IL-1β、S100A8)。
- 质谱流式(CyTOF):量化免疫细胞亚群比例,发现HFHC组B细胞占比达20-30%,且表面MHC-II和CD86表达升高,提示抗原呈递能力增强。
功能验证实验
- B细胞过继转移:将NASH小鼠肝内B细胞移植至μMT受体,显著加重胰岛素抵抗和肝纤维化,证实其致病性。
- Nur77-GFP报告系统:检测B细胞受体(BCR)激活强度,发现NASH肝内B细胞的Nur77表达显著升高,表明BCR信号参与其活化。
微生物组干预
- 粪菌移植(FMT):将NAFLD患者肠道菌群移植至抗生素预处理的小鼠,结果显示受体小鼠肝内B细胞数量及活化标志物(CD86、MHC-II)增加,并伴随纤维化加重,提示菌群驱动B细胞激活的跨物种效应。
主要结果
- B细胞的促炎表型:HFHC饮食诱导的NASH模型中,肝内B细胞分泌TNF-α和IL-6的能力增强,且通过scRNA-seq发现其高表达炎症相关基因(如CXCL2、H2-aa)。
- B细胞缺陷的保护作用:μMT小鼠的肝纤维化、炎症评分及Th1细胞浸润显著降低,但脂肪变性无改善,表明B细胞主要驱动炎症而非代谢紊乱。
- MyD88依赖性机制:B-MyD小鼠的肝内B细胞抗原呈递功能减弱,CD4+ T细胞IFN-γ分泌减少,纤维化程度减轻,证实TLR-MyD88通路是B细胞活化的关键途径。
- 菌群-B细胞轴:FMT实验显示,NAFLD患者菌群可特异性激活受体小鼠肝内B细胞,且其促纤维化效应与人类疾病特征一致。
结论与意义
本研究首次系统阐明了肝内B细胞通过整合先天(MyD88)和适应性(BCR)免疫信号,在NASH进展中发挥核心作用。其科学价值在于:
1. 机制创新:揭示了肠道菌群-肝内B细胞-炎症/纤维化的级联反应,为NASH的免疫治疗提供新靶点(如靶向B细胞或MyD88)。
2. 转化意义:FMT实验证明菌群干预可调控B细胞功能,提示微生态调节剂或抗体疗法(如抗CD20)的潜在应用价值。
研究亮点
- 多组学整合:结合scRNA-seq、CyTOF和体内功能实验,全面解析B细胞的异质性与功能。
- 跨物种验证:通过人类菌群移植模型,强化了临床相关性。
- 双信号通路:同时揭示MyD88和BCR在B细胞活化中的协同作用,突破传统免疫调控认知。
其他价值
研究还发现肝内存在未成熟的B细胞亚群(高表达BAFF-R),可能参与NASH早期免疫应答,为后续探索B细胞分化与疾病分期关系奠定基础。此外,Nur77报告系统的应用为抗原特异性B细胞研究提供了新工具。