Giải mã xơ hóa gan do viêm gan B: vai trò then chốt của pyruvate, PPARα và các loại oxy phản ứng

Điểm nổi bật

• Nhiễm HBV làm tăng nồng độ pyruvate, thúc đẩy sản xuất các loại oxy phản ứng (reactive oxygen species, ROS) và góp phần thúc đẩy xơ hóa gan.
• Sự giảm biểu hiện của thụ thể được hoạt hóa bởi chất tăng sinh peroxisome α (peroxisome proliferator-activated receptor α, PPARα) đóng vai trò then chốt trong stress oxy hóa và quá trình sinh xơ do HBV gây ra.
• Hoạt hóa PPARα hoặc ức chế ROS có thể đảo ngược tình trạng xơ hóa do HBV và pyruvate gây ra, qua đó xác định các mục tiêu điều trị chống xơ hóa tiềm năng.
• Các phát hiện này được củng cố trên nuôi cấy tế bào in vitro, mô hình HBV ở động vật và phân tích huyết thanh bệnh nhân.

Bối cảnh nghiên cứu

Viêm gan B mạn tính (chronic hepatitis B, CHB) vẫn là gánh nặng sức khỏe toàn cầu đáng kể, ảnh hưởng đến hơn 250 triệu người trên toàn thế giới và là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây xơ gan và ung thư biểu mô tế bào gan. Xơ hóa gan, một đáp ứng lành vết thương đặc trưng bởi sự lắng đọng quá mức chất nền ngoại bào, giữ vai trò trung tâm trong tiến triển bệnh ở bệnh nhân CHB. Mặc dù đã có các liệu pháp kháng virus hiệu quả, xơ hóa và xơ gan vẫn tiếp tục phát triển ở nhiều người, cho thấy vẫn còn nhu cầu cấp thiết trong việc làm sáng tỏ các con đường sinh xơ ở mức phân tử có liên quan trực tiếp đến nhiễm HBV và các biến đổi chuyển hóa. Các quan sát trước đây cho thấy pyruvate, một chất chuyển hóa then chốt trong chuyển hóa năng lượng của tế bào, làm tăng sự nhân lên của HBV. Tuy nhiên, hiện vẫn thiếu các hiểu biết cơ chế liên kết chuyển hóa pyruvate với quá trình sinh xơ do HBV gây ra, làm hạn chế các lựa chọn điều trị đích cho xơ hóa ở CHB. Nghiên cứu này giả thuyết rằng xơ hóa gan do HBV được trung gian qua một con đường phụ thuộc pyruvate, gây ức chế PPARα, một thụ thể nhân điều hòa chuyển hóa lipid và stress oxy hóa, từ đó kích hoạt tạo ROS và các tín hiệu sinh xơ.

Thiết kế nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng một thiết kế thực nghiệm toàn diện, tích hợp mô hình nuôi cấy tế bào phân tử, mô hình HBV ở động vật và phân tích mẫu lâm sàng:

1. Mô hình tế bào: Các tế bào HepAD38 (tế bào gan biểu hiện HBV), NTCP-HepG2 (tế bào gan người nhiễm HBV), tế bào gan người nguyên phát và tế bào hình sao gan LX2 (hepatic stellate cells, HSCs) được nghiên cứu trong điều kiện nuôi cấy đơn lẻ và đồng nuôi cấy nhằm mô phỏng tương tác tế bào gan-HSC nền tảng cho xơ hóa.

2. Can thiệp: Bổ sung pyruvate, các chất chủ vận/chất đối kháng PPARα và các chất ức chế ROS được sử dụng để phân tích từng thành phần của con đường tín hiệu.

3. Mô hình động vật: Chuột mang HBV, chuột chuyển gen HBV (HBV-transgenic, HBV-Tg) và chuột có gan người hóa được sử dụng để xác nhận tính phù hợp in vivo.

4. Ex vivo: Các lát cắt gan chính xác từ bệnh nhân (precision-cut liver slices, PCLS) cung cấp thông tin chuyển dịch về sinh xơ liên quan HBV.

5. Liên hệ lâm sàng: Phân tích huyết thanh từ bệnh nhân CHB định lượng pyruvate và các dấu ấn sinh học liên quan đến xơ hóa.

Các tiêu chí đánh giá bao gồm mức biểu hiện của các gen thúc đẩy xơ hóa (TGF-β1, TIMP-1, COL1A1, α-SMA), các xét nghiệm tạo ROS, biểu hiện protein PPARα và các dấu ấn mô học của xơ hóa.

Kết quả chính

Nghiên cứu cho thấy một cơ chế đa chiều của xơ hóa do HBV gây ra, liên quan đến các con đường chuyển hóa và oxy hóa:

1. Pyruvate tăng cao và các dấu ấn xơ hóa: Nhiễm HBV làm tăng đáng kể nồng độ pyruvate nội bào và tăng điều hòa biểu hiện gen thúc đẩy xơ hóa ở tế bào gan cũng như trong huyết thanh bệnh nhân. Bản thân pyruvate cũng có khả năng độc lập làm tăng biểu hiện các gen sinh xơ.

2. Tạo ROS và ức chế PPARα: Nhiễm HBV và bổ sung pyruvate dẫn đến tăng sản xuất ROS, đồng thời làm giảm biểu hiện PPARα trong tế bào gan. ROS là yếu tố đã được biết đến trong việc thúc đẩy hoạt hóa tế bào hình sao gan và tích lũy chất nền ngoại bào (extracellular matrix, ECM).

3. Điều biến hoạt tính PPARα làm thay đổi quá trình sinh xơ: Hoạt hóa PPARα bằng thuốc làm giảm ROS và sự biểu hiện gen thúc đẩy xơ hóa do HBV và pyruvate gây ra, trong khi đối kháng PPARα hoặc làm giảm biểu hiện gen này lại làm tăng mạnh các đáp ứng xơ hóa.

4. ROS hoạt động ở hạ lưu của PPARα: Việc sử dụng các chất ức chế ROS đã chặn hiệu quả các dấu ấn xơ hóa gan được làm tăng bởi môi trường nuôi cấy điều kiện hóa bởi HBV, bổ sung pyruvate hoặc ức chế PPARα, qua đó xác nhận ROS là chất trung gian sinh xơ quan trọng ở hạ lưu của ức chế PPARα.

5. Xác thực trên nhiều mô hình: Những hiểu biết ở mức phân tử này được chứng minh nhất quán trong nuôi cấy tế bào, mô hình chuột HBV-Tg và chuột có gan người hóa, cũng như mô hình lát cắt gan người, qua đó ủng hộ tính phù hợp về sinh lý và lâm sàng.

Bình luận chuyên gia

Nghiên cứu này cung cấp bằng chứng thuyết phục về một trục chuyển hóa–oxy hóa mới thúc đẩy xơ hóa gan do HBV thông qua tạo ROS phụ thuộc pyruvate, có liên quan đến ức chế PPARα. Phát hiện rằng pyruvate khuếch đại tín hiệu sinh xơ đồng thời ức chế PPARα phù hợp với các khái niệm mới nổi về tái lập trình chuyển hóa điều hòa tiến triển xơ hóa. Vai trò của PPARα trong điều hòa stress oxy hóa và chuyển hóa lipid đã được xác lập rõ, và sự giảm điều hòa PPARα bởi HBV làm lộ rõ một con đường then chốt có thể khai thác cho điều trị. Đáng chú ý, các chất chủ vận PPARα và chất quét ROS đã đảo ngược các thay đổi sinh xơ, mở ra các hướng ứng dụng chuyển dịch thực tiễn.

Tuy nhiên, các cơ chế phân tử chính xác mà HBV sử dụng để điều hòa chuyển hóa pyruvate và ức chế PPARα vẫn cần được làm rõ thêm, bao gồm vai trò tiềm năng của các chất điều hòa biểu sinh hoặc điều hòa phiên mã. Ngoài ra, mặc dù các mô hình tiền lâm sàng ủng hộ những quan sát này, các thử nghiệm lâm sàng là cần thiết để xác nhận hiệu quả và độ an toàn của việc nhắm mục tiêu vào chuyển hóa pyruvate hoặc các con đường PPARα ở bệnh nhân CHB có xơ hóa gan.

Kết luận

Nhiễm HBV mạn tính thúc đẩy xơ hóa gan thông qua một cơ chế phụ thuộc pyruvate, làm ức chế biểu hiện PPARα, từ đó làm tăng sản xuất ROS và kích hoạt các con đường thúc đẩy xơ hóa. Nhắm vào chuyển hóa pyruvate và phục hồi hoạt tính PPARα là những chiến lược đầy hứa hẹn nhằm giảm xơ hóa gan qua trung gian stress oxy hóa ở CHB. Các hiểu biết này mở rộng nhận thức về cơ chế sinh bệnh của HBV vượt ra ngoài sự nhân lên của virus, bao gồm cả những biến đổi chuyển hóa và oxy hóa-khử, đồng thời cung cấp các mục tiêu điều trị mới để giải quyết gánh nặng lâm sàng của bệnh gan liên quan HBV.

Kinh phí và thử nghiệm lâm sàng

Nghiên cứu được báo cáo nhận hỗ trợ từ nhiều khoản tài trợ của cơ quan và tổ chức, như đã nêu trong ấn phẩm gốc. Không ghi nhận đăng ký thử nghiệm lâm sàng cụ thể.

Tham khảo

1. Duan X, et al. HBV induces liver fibrosis through the generation of reactive oxygen species in a pyruvate-dependent manner. Hepatology. 2025;84(1):216-232.
2. Gaggini M, et al. Metabolic dysfunction and oxidative stress in chronic liver diseases. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2020;17(8):437-452.
3. Puri P, et al. Hepatic oxidative stress and mitochondrial dysfunction in liver fibrosis. Am J Pathol. 2019;189(5):960–972.
4. Lefebvre P, et al. Role of PPARs in liver pathophysiology and fibrosis: From molecular mechanisms to therapeutic perspectives. Prog Lipid Res. 2021;83:101099.