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IL-1α–IL1R1轴介导肝窦内皮细胞与肝细胞串扰加剧老年肝脏缺血/再灌注损伤

2026-08-12
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Gut | IL-1α–IL1R1轴介导肝窦内皮细胞与肝细胞串扰加剧老年肝脏缺血/再灌注损伤

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该研究系统揭示了老年肝脏中LSEC与肝细胞通过IL-1α–IL1R1轴形成正反馈环路的分子机制,为设计靶向微环境互作的肝保护策略提供了全新思路,尤其对肝移植术后早期功能恢复具有重要启示。

 

文献概述

本文《Crosstalk between liver sinusoidal endothelial cells and hepatocytes via IL-1α–IL1R1 axis exacerbates ischaemia/reperfusion injury in aged livers》,发表于《Gut》杂志,系统探讨了老年肝脏对缺血/再灌注损伤(HIRI)高度敏感的细胞与分子基础。作者整合单细胞转录组与空间转录组技术,跨物种(人、大鼠、小鼠)揭示了肝窦内皮细胞(LSEC)衰老与肝细胞炎症活化之间的动态串扰机制。研究进一步证实阻断IL-1α可显著缓解老年肝脏HIRI,提示其作为治疗靶点的潜力。

背景知识

1. 该研究解决的HIRI痛点:随着全球人口老龄化,老年患者在肝切除和肝移植中的比例不断上升。老年肝脏对缺血/再灌注损伤(HIRI)高度敏感,易导致术后肝功能障碍甚至衰竭,但其机制尚不明确。现有研究多聚焦于肝细胞自主性损伤,而忽略了非实质细胞在微环境中的调控作用。

2. 目前IL-1α的研究瓶颈:尽管IL-1α已被认为是重要的促炎因子,但其在肝脏衰老及HIRI中的细胞来源、调控机制及功能特异性仍不清晰。尤其缺乏对LSEC与肝细胞之间信号交互的空间与功能解析,限制了靶向干预策略的开发。

3. 选题切入点:作者基于前期发现LSEC在衰老肝脏中富集,提出LSEC与肝细胞的异常串扰可能驱动老年HIRI。通过多组学整合分析,系统描绘了MEIS2–IL-1α–IL1R1–TNF-α正反馈环路,填补了“微环境驱动炎症”的机制空白,为开发抗炎保肝治疗提供了新靶点。

 

针对本研究中涉及的IL-1α信号通路及肝脏缺血/再灌注损伤机制,赛业生物提供全基因组敲除小鼠与条件性基因敲除小鼠定制服务,可用于构建LSEC特异性Meis2或Il1a基因敲除模型,助力衰老相关肝损伤的机制研究。我们拥有成熟的Cre-LoxP系统与多种内皮特异性Cre工具鼠,支持组织特异性基因功能解析,适用于肝病、炎症与免疫微环境研究领域。

 

研究方法与核心实验

作者采用单细胞RNA测序(scRNA-seq)和空间转录组(ST)技术,系统分析人、大鼠和小鼠年轻与老年肝脏组织,构建跨物种肝细胞衰老图谱。通过轨迹分析与细胞通讯推断,识别出LSEC与肝细胞间IL-1α–IL1R1信号轴在老年肝脏中显著增强。使用原代细胞共培养体系模拟缺血/再灌注(H/R)损伤,结合中和抗体阻断实验,验证IL-1α在促进肝细胞炎症与凋亡中的关键作用。

进一步通过AAV介导的基因敲低技术,在老年小鼠肝脏内皮细胞中特异性沉默Il1a或Meis2,发现可显著减轻HIRI模型中的肝损伤指标(ALT/AST)、组织坏死和炎症因子释放。染色质免疫共沉淀(ChIP-qPCR)与双荧光素酶报告实验明确MEIS2直接结合Il1a启动子并驱动其转录。此外,通过细胞共培养与细胞因子刺激实验,揭示肝细胞来源的TNF-α可反馈增强MEIS2的核转位与活性,形成自放大环路。

关键结论与观点

  • 老年肝脏中LSEC显著富集并呈现衰老表型,其IL-1α表达上调,且与肝细胞IL1R1信号高度共定位——提示LSEC是IL-1α的主要来源,为靶向LSEC-肝轴提供了细胞基础
  • 转录因子MEIS2在衰老LSEC中活性增强,直接结合Il1a启动子驱动其表达——表明MEIS2是调控IL-1α的关键上游节点,可作为潜在干预靶点
  • 肝细胞释放的TNF-α可促进MEIS2核转位,增强IL-1α表达,形成MEIS2/IL-1α/TNF-α正反馈环——揭示了一种微环境驱动的炎症放大机制,提示双重阻断可能更具疗效
  • 中和IL-1α抗体或敲低Meis2可显著减轻老年动物HIRI模型的肝损伤——证实IL-1α是可药靶,支持其在老年肝手术中的临床转化潜力

研究意义与展望

该研究从“微环境互作”角度重新定义了老年HIRI的发病机制,强调非实质细胞与实质细胞的动态串扰是炎症放大的核心。这一发现推动了从“细胞自主损伤”到“微环境驱动损伤”的范式转变,对药物开发具有深远影响:靶向IL-1α或MEIS2的中和抗体、小分子抑制剂或基因疗法有望成为老年肝手术的辅助保肝策略。

在临床监测方面,老年供肝中IL-1α+ LSEC的丰度可能作为HIRI风险的生物标志物,用于术前风险分层。此外,该机制在其他年龄相关器官IRI(如心、肾)中是否保守,值得进一步探索。在疾病建模上,构建条件性Meis2敲除或IL-1α报告小鼠,将有助于动态追踪该轴在衰老与损伤中的时空活化模式,助力精准干预策略设计。

 

为验证IL-1α在老年肝脏中的表达与定位,赛业生物提供多重免疫组化与空间转录组联合分析服务,可实现CD31、IL-1α、p16、MEIS2等标志物的同一样本多重检测,精准解析LSEC衰老与信号串扰的空间分布特征。该服务适用于老年组织微环境研究,支持人、大鼠、小鼠样本,助力高分文章发表与机制深度挖掘。

 

结语

本研究系统揭示了老年肝脏中LSEC与肝细胞通过IL-1α–IL1R1轴形成正反馈环路,驱动缺血/再灌注损伤的分子机制。这一发现不仅阐明了老年肝脏易损性的微环境基础,更提出IL-1α中和抗体作为潜在治疗策略,具有明确的临床转化前景。从实验室到临床,靶向LSEC-肝细胞串扰为老年肝病患者围术期管理提供了新思路,有望降低术后肝功能障碍发生率,提升肝移植成功率。该机制的发现也为其他年龄相关炎症性疾病提供了借鉴,标志着从“单一细胞靶点”向“细胞互作网络”干预的迈进,为构建更贴近老年生理的疾病模型和开发精准保肝方案奠定了基石。

 

文献来源:
Yasong Liu, Tingting Wang, Feng Zhang, Rong Li, and Jun Zheng. Crosstalk between liver sinusoidal endothelial cells and hepatocytes via IL-1α–IL1R1 axis exacerbates ischaemia/reperfusion injury in aged livers. Gut.