Abnormal TNF activity in Timp3-/- mice leads to chronic hepatic inflammation and failure of liver regeneration

Nature Genetics  36, 969 - 977 (2004)

Speaker:  陳家如

Commentator:  呂政展 老師

Tissue inhibitors of metalloproteinase (TIMPs)是 metalloproteinases (MMPs)的天然抑制劑，由於它具有抑制 MMPs活性的能力，所以在組織重建上扮演著很重要的角色。目前已經知道 TIMPs有四個家族成員，分別命名為 TIMP1至4，它們廣泛地分佈在組織和體液中，各自作用在不同的MMPs。其中一個成員TIMP3不但可以抑制MMPs，也可以抑制A disintegrin and metalloproteinases (ADAMs)的活性，而且從文獻知道TIMP3是目前跟人類視網膜退化症有相關的分子，另外在TIMP3的基因剔除鼠也觀察到有肺部氣室擴張及乳線表皮細胞凋亡增加的情形，此外TIMPs也是唯一一個可以抑制TNF-α converting enzyme (TACE)活性的天然抑制劑。TACE是ADAMs家族的一個成員，作用是去切割細胞膜上的一些接受器或是ligands，使它們從膜上脫落，從TACE的基因剔除鼠可以觀察到TNF-α的membrane-bound接受器無法被釋放出來，而TNF-α在免疫發炎反應中扮演重要的功能，所以作者就用in vivo方法研究在剔除TIMP3基因的情況下是否會影響TNF-α的生物活性及訊息傳遞的功能。

首先作者先觀察在TIMP3基因剔除鼠的各個器官的TNF-α的表現量，發現在肝臟中有TNF-α大量上升的情形，而且在正常老鼠的肝細胞和kupffer cells是會大量表現TIMP3 (Fig. 1)。除了TNF-α量上升之外，作者也看到TACE的活性有增加的情形，且TNF-α也會經由和結合TNF-α receptor 1而去活化下游的

Fig. 1

訊息傳遞路徑。一般認為TNF-α的活化和發炎反應有關，所以作者就去做出生後18至22個月的TIMP3基因剔除鼠肝臟組織切片，用免疫染色的方法發現老鼠肝臟有淋巴球〈CD4、CD8、B細胞及嗜中性球〉浸潤的情形且伴隨著IFN-g產生和細胞壞死的現象，證明老鼠的肝臟有慢性發炎的症狀 (Fig. 2)。

Fig. 2

從過去文獻知道TNF-α上升對肝臟再生的過程是有必要性的，所以接下來作者用部分肝臟切除的手術去看TNF-α對TIMP3基因剔除鼠的肝臟再生的影響。結果發現TIMP3基因剔除鼠無法進行肝臟再生，從進一步的研究知道TNF-α的上升雖然能使肝細胞完成cell cycle，卻也會啟動細胞凋亡的訊息，使肝細胞壞死，而在TNF-α的中和抗體的處理下，可以挽救肝細胞壞死的情形，這更進一步證明細胞的壞死是由TNF-α所引起的。綜合以上實驗，作者證明了TIMP3對TNF-α是很重要的negative調控因子，且在維持組織恆定及對傷害的反應扮演著很重要的角色。

參考文獻

1. Amour, A. et al. TNF- converting enzyme (TACE) is inhibited by TIMP-3. FEBS Lett. 435, 39–44, 1998.

2. Fausto, N. Liver regeneration. J. Hepatol. 32, 19–31, 2000.

3. Mohammed et al. Abnormal TNF activity in Timp3^-/- mice leads to chronic hepatic inflammation and failure of liver regeneration. Nat. Genet. 35, 969-977, 2004.