基于肝星狀細胞的糖酵解在空間上調節纖維性細胞外囊泡的釋放和放大肝纖維化的研究

全世界每年約有200萬人死于肝病和肝硬化。最近，大量研究人員致力于了解細胞和分子異質性如何促進肝纖維化向肝硬化發展。這種異質性包括一種特殊的肝星狀細胞(HSC)亞群，它通過肝臟特定區域的高細胞外基質沉積來驅動肝纖維化。纖維化向肝硬化的進展是由于造血干細胞的激活，包括增殖、遷移和肌成纖維轉化，初步研究表明，HSC活化與代謝重編程有關，包括通過糖酵解增強葡萄糖代謝，以滿足高能量需求。研究表明，糖酵解酶的藥理抑制可減少體內肝纖維化。

美國研究人員基于肝星狀細胞的糖酵解在空間上調節纖維性細胞外囊泡的釋放和放大肝纖維化的研究。在這項研究中，通過使用Apogee納米流式、單細胞、空間、大量轉錄組學和蛋白質組學，證明了HSC特異性糖酵解在空間調節控制肝纖維化擴增的特定途徑中的作用。更具體地說，研究發現造血干細胞中的糖酵解不是肝纖維化的結果，而是肝纖維化的驅動因素。此外，研究發現HSC特異性糖酵解通過表觀遺傳機制促進了纖維性中心周圍區EVs相關基因的表達。最后，研究證明糖酵解依賴性EVs在體內放大肝纖維化，這是一種持續纖維化和肝臟疾病的機制。

在本研究中通過使用Apogee納米流式儀和其他實驗技術驗證了血小板衍生生長因子-β（PDGF）介導的糖酵解促進EV釋放的相關機制。EVs部分來源于多泡體(MVBs)的腔內囊泡(ILVs)。因此，檢查了糖酵解對每MVB中ILVs數量的影響。實驗分組除了對照外和糖酵解抑制劑-脫氧葡萄糖（2-DG）還有葡萄糖分別處理原代人造血干細胞。與對照相比，2-DG顯著降低了MVBs中ILVs的數量，以及MVB標記物CD63的熒光水平（圖6A）。葡萄糖的存在增加了從培養基中分離的EV標記物CD81的水平，當糖酵解被2-DG抑制時，該標記物被顯著降低(圖6B)。研究了PDGF介導的糖酵解如何影響EVs釋放。本研究通過短發夾RNA (shRNA)敲除原代人造血干細胞中的己糖激酶2（ HK2），在mRNA和蛋白質水平上證實了這一點(圖6C和D)。通過CD81蛋白水平和納米顆粒跟蹤分析(NTA)可以證明，與對照相比，PDGF增強了EV在media中的釋放，而HK2敲除會消除這種釋放(圖6E)。考慮到糖酵解影響EV通路，我們選擇RAB31作為模型，我們下一步研究RAB31在EV釋放中的非典型作用。通過納米流式細胞術檢測，研究發現PDGF介導的EV釋放在siRNA介導的RAB31敲低后被消除(圖6F和G)。與這些結果一致，培養基中EVs組分中的EVs標記物CD81和腫瘤易感基因101 (TSG101)隨著PDGF的增加而增加，并通過敲除RAB31而消失(圖6H)。

圖6所示。PDGF介導的糖酵解通過RAB31促進EV釋放

在這項研究中，通過使用Apogee納米流式儀、單細胞、空間、大量轉錄組學和蛋白質組學，證明了HSC特異性糖酵解在空間調節控制肝纖維化擴增的特定途徑中的作用。觀察到HSC特異性糖酵解通過表觀遺傳機制促進了纖維性中心周圍區EV相關基因的表達。最后，本研究提供證據證明糖酵解依賴的EV在體內放大肝纖維化，這是一種持續纖維化和肝臟疾病的機制（圖8）。

圖8所示。研究的總體圖例

結論

造血干細胞中的糖酵解通過促進肝中心周圍區纖維化性EVs的釋放而放大肝纖維化。針對HK2或其他糖酵解酶的有效糖酵解藥物抑制劑目前尚未在臨床治療肝纖維化中得到探索，這為藥物開發確定了一個重要的研究領域。此外，Apogee納米流式數據，空間轉錄組學數據集與單細胞和大量RNA-seq數據集相結合，可用于識別肝纖維化期間纖維化區上調和活化HSC的其他靶標。總之，抑制糖酵解酶如HK2和隨后的表觀遺傳機制可能是治療肝纖維化的靶點。

Summary

英國Apogee超靈敏納米流式分析儀，專為外泌體微囊泡（EVs）等小顆粒分析優化設計，在EVs樣品顆粒大小分析，絕對定量，多標記物同時快速分析工作中廣泛應用。截止目前，該設備已累計參與數百篇高質量同行審議文章相關實驗分析工作。其出色的靈敏度，穩定性及可靠性已備受業內廣泛認可，并將繼續為EVs相關基礎研究及轉化應用提供堅實支持。

Apogee納米流式除了可用于納米級別的顆粒 （如：細胞外囊泡、外泌體、微生物、病毒顆粒、LNP） 等，還可以用于作常規動物細胞檢測 （如免疫細胞、哺乳類動物細胞、等）。它是一臺全面且功能強大的納米流式分析儀！

參考文獻

Glycolysis in hepatic stellate cells coordinatesfibrogenic extracellular vesicle release spatially toamplify liver fibrosis
OXFORD BIOLOGY Methods & Protocols,Biology Methods and Protocols,2024, bpae009
Advance Access Publication Date: 13 February 2024
Methods Article: Biomolecular, Structural and Biophysical AnalysisA methodological primer ofextracellular vesiclesisolation and characterization via different techniques

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