大黄素通过核受体Nur77诱导肝星状细胞衰老并减轻肝纤维化

目的中药大黄常见于临床治疗慢性肝病的复方中,其主要功效物质大黄素对肝纤维化病变的影响机制尚不明确。谷氨酰胺代谢对于肝星状细胞(HSC)活化至关重要。诱导HSC衰老可以逆转肝纤维化。本研究从调控细胞衰老的角度揭示大黄素干预肝纤维化的作用与机制。方法人源HSC-LX2细胞体外培养,检测细胞衰老、谷氨酰胺代谢、谷氨酰胺酶(Gls1)的DNA甲基化及核受体Nur77相关信号分子。小鼠肝纤维化模型给予Nur77 shRNA体内敲减Nur77并给予大黄素维生素A脂质体(体内靶向肝HSC)干预,检测相关指标。结果大黄素上调HSC中衰老相关分子SA-β-Gal、p16、p21及Hmga1的表达并阻滞细胞周期于G0/G1期,提示促进HSC衰老。谷氨酰胺代谢检测显示,大黄素上调细胞内谷氨酰胺含量,但是下调谷氨酸、α-酮戊二酸及三羧酸循环代谢物的含量,提示Gls1及谷氨酰胺代谢受到抑制;这一作用与诱导HSC衰老相关。进一步发现,大黄素促进核受体Nur77转入细胞核,敲减Nur77可以抵消大黄素抑制谷氨酰胺代谢及诱导HSC衰老的作用。机制研究发现,大黄素促进Nur77与DNA甲基化酶DNMT3b相互作用,进而上调DNMT3b催化的Gls1启动子甲基化,导致了Gls1表达及谷氨酰胺代谢受到抑制。谷氨酰胺代谢物α-酮戊二酸可以激活ERK磷酸化进而促进Nur77磷酸化,导致Nur77出核及Gls1启动子甲基化下调,形成了ERK与谷氨酰胺代谢之间的正反馈回路(以α-酮戊二酸和Nur77为关键介导分子);而大黄素通过抑制ERK和Nur77磷酸化阻断上述正反馈回路,促进Gls1启动子甲基化并抑制其表达。体内研究显示,大黄素维生素A脂质体通过靶向HSC显著减轻肝纤维化小鼠的肝损伤并诱导HSC衰老;体内敲减Nur77能够抵消大黄素维生素A脂质体对HSC谷氨酰胺代谢及衰老的作用。结论大黄素通过调控ERK/Nur77促进Gls1启动子甲基化,导致Gls1表达及谷氨酰胺代谢受到抑制,进而诱导HSC衰老发挥抗肝纤维化作用。