贾继东与孙兵教授团队发现细胞外基质蛋白1（ECM1）在肝纤维化发生中的重要调控机制
近日，北京友谊医院贾继东教授、尤红教授、刘天会副教授研究团队与中国科学院分子细胞科学卓越创新中心（生物化学与细胞生物学研究所）孙兵研究团队、南方医科大学侯金林研究组以及德国海德堡大学Steven Dooley研究组共同合作，历时约5年，研究成果ECM1 Prevents Activation of Transforming Growth Factor beta, Hepatic Stellate Cells, and Fibrogenesis in Mice在美国胃肠病学协会AGA官方旗舰期刊Gastroenterology（IF=19.233，医学1区）在线发表。中科院范卫国博士、北京友谊医院刘天会副教授及中科院陈雯博士为共同第一作者，中科院孙兵教授、北京友谊医院贾继东教授、南方医科大学侯金林教授及海德堡大学Steven教授为共同通讯作者。本研究首次报道了细胞外基质蛋白1（Extracellular Matrix Protein 1, ECM1）基因敲除小鼠可自发产生肝纤维化，并首次揭示了ECM1在维持肝脏稳态以及抑制肝星状细胞（HSC）活化过程中的重要功能以及分子机制。
肝纤维化是指肝脏中细胞外基质的弥漫性过度沉积与异常分布，是肝脏对慢性损伤的病理性修复反应，是各种慢性肝病向肝硬化发展过程中的关键步骤和影响慢性肝病预后的重要环节。如不及时治疗，则可能进展为失代偿期肝硬化并出现肝癌等各种终末期肝病并发症。我国是肝病大国，加强对肝纤维化的预防、控制和治疗，对于维系社会发展和国民健康具有重大的现实意义。目前，临床上肝纤维化治疗最主要的方法是病因治疗，尚无特异有效的抗肝纤维化治疗方法进入临床。因此，继续深入研究肝纤维化的发病机制，对于研发有效的抗肝纤维化药物至关重要。
ECM1是一种分子量约为85 KDa的分泌性糖蛋白，是正常细胞外基质的组成成分之一。作为免疫领域的专家，孙兵教授早在2011年就开始了ECM1的相关研究，研究发现ECM1蛋白对T细胞的分化及功能具有重要的调控作用。在研究中，孙教授团队意外的发现，全身敲除ECM1基因的小鼠在8周左右常常出现自发的死亡，并伴有严重的腹水。源于一次会议上的机缘巧合，孙兵教授向贾继东教授谈起了这一发现，基础免疫专家与临床肝病专家之间的合作由此展开。
在临床上，腹水常见于肝硬化患者。那么，ECM1与肝纤维化/肝硬化的发生是否具有相关性呢？研究者发现，ECM1全身敲除小鼠的肝组织存在严重的肝纤维化，而在不同病因导致的实验肝纤维化模型中，小鼠肝组织中的ECM1表达也出现明显下调（图1A）。同时，在乙肝肝硬化患者的肝组织中，ECM1的表达也出现明显降低（图1B）。上述结果说明，ECM1可能参与了肝纤维化的发生。
图1. ECM1在不同肝纤维化模型小鼠肝组织（A）及患者（B）肝组织中表达降低
那么，ECM1在肝纤维化的发生过程中又起到了何种作用呢？从病理特点上看，ECM1全身敲除小鼠的肝组织中虽然存在明显的胶原沉积，但是并未出现明显的炎症反应和肝细胞损伤，与其他常用的肝纤维化动物模型并不完全一致（图2）。这一现象提示，ECM1可能并不在肝细胞损伤及炎症细胞浸润的过程中发挥作用，而是参与了下游的肝星状细胞活化、增殖及胶原分泌的过程。转化生长因子TGF-β1是最重要的促肝纤维化因子之一，其活化形式可促进肝星状细胞的增殖活化，从而导致肝纤维化的发生。进一步的机制研究表明，ECM1蛋白通过与整合素αv分子（Integrin αv）相互作用，抑制胞外基质中非活化形式的Latent TGF-β1激活，从而抑制HSC的活化和胶原蛋白的产生（图3）。这一结果提示，ECM1在肝纤维化过程中发挥着保护性作用。
图2. ECM1敲除小鼠肝组织中出现明显肝纤维化（A），但炎症细胞浸润无明显增加（B）
图3. ECM1抑制TGF-β活化及肝星状细胞活化的模式图
接下来，研究者初步探讨了ECM1对肝纤维化可能的治疗价值。通过构建携带ECM1基因的重组AAV腺相关病毒，在小鼠肝脏中特异性过表达ECM1蛋白，研究者发现ECM1敲除小鼠的存活期显著延长（图4A），在四氯化碳诱导的肝纤维化野生型小鼠中，肝纤维化程度明显减轻（图4B）。上述结果提示ECM1蛋白可能通过调控TGF-β1的功能，发挥抗纤维化的作用。该研究为肝纤维化疾病的治疗提供了潜在靶点和新思路。
图4. ECM1过表达可显著延长ECM1基因敲除小鼠的存活率（A）及野生型小鼠CCL4诱导肝组织纤维化程度（B）
本项目受到国家自然科学基金（81770596，81641022）等的资助。
贾继东，首都医科大学消化系病教授，博士生导师，主任医师，肝病中心主任。现任首都医科大学少见、疑难肝病诊疗中心主任，国家消化系统疾病研究中心副主任，北京市临床医学研究所副所长，首都医科大学消化病学系副主任，中国医师协会消化医师分会肝病专业委员会主任委员、中国肝炎防治基金会副理事长。专业特长：病毒性肝炎的规范化诊疗及自身免疫性、遗传代谢性等少见、疑难肝病的诊断和治疗。现主持国家“十三五”重大专项1项，国家级项目1项，省部级项目4项。曾在Gastroenterology，Hepatology等杂志发表通讯作者SCI论文共60篇。入选北京市人社局“北京学者培养计划”等多项高层次人才培养计划项目，曾荣获国家科技进步二等奖、中华医学奖三等奖等科技奖励。
孙兵，教授，博士，博士生导师。98年入选中科院'百人计划'免疫学专业， 2003年荣获国家杰出青年研究基金支持。1999年1月至今在中国科学院上海生化细胞生物研究所，分子免疫室任主任。2006年4月至2016年12月，任中国科学院上海巴斯德研究所中方所长、研究员，分子病毒学研究组组长。为美国免疫学家学会会员和中国免疫学会副理事长。作为通讯作者在Nature，Nature immunology，Gastroenterology等杂志发表了近100篇SCI文章。曾经荣获2012年“上海市自然科学二等奖”和2013年“国家自然科学二等奖”等奖项。
刘天会，首都医科大学消化系病副教授，硕士生导师，副研究员。长期从事慢性肝病肝纤维化发病机理、诊断及治疗的基础研究工作；在非酒精性脂肪性肝病治疗新靶点新药物、肝纤维化无创诊断等方面有较多积累。任北京医学会肝病学分会第四届委员会脂肪肝酒精性肝病学组委员。先后主持国家自然基金项目3项、市科委项目1项，王宝恩肝纤维化基金项目3项。曾在Gastroenterology，British Journal of Pharmacology等杂志发表第一作者或通讯作者SCI论文9篇。入选北京市卫生系统高层次卫生技术人才学科骨干，曾荣获中华医学科技奖三等奖。获得实用新型专利一项。