混合谱系激酶结构域样蛋白缺乏加重对乙酰氨基酚肝毒性小鼠模型中的早期损伤

Mixed lineage kinase domain-like protein deficiency exacerbates early injury in a mouse model of acetaminophen hepatotoxicity

作者信息Giselle Sanchez-Guerrero, David S Umbaugh, Sawyer H Smith, Jephte Y Akakpo, Hartmut Jaeschke, Anup Ramachandran
PMID39985503
发布时间2025-05-01
DOI10.1093/toxsci/kfaf022

实验完整度

高

使用Mlkl−/−小鼠模型,结合组织学、生化和分子生物学方法,验证了功能表型(ALT、坏死面积)和机制(MPT、自噬、ER应激),包含多个时间点的体内实验。

主要模型

Mlkl−/−小鼠(C57BL/6N背景) 野生型同窝小鼠

重点核对

小鼠品系和背景:C57BL/6N,Mlkl−/−及野生型同窝对照 对乙酰氨基酚剂量:300 mg/kg,腹腔注射 时间点:1、6、12、24小时 禁食条件:过夜16小时 ALT检测试剂盒:Point Scientific, Inc.

摘要

对乙酰氨基酚过量是美国药物性肝毒性和急性肝衰竭的主要原因。已确定对乙酰氨基酚过量后肝细胞死亡的主要模式是通过坏死,并且现在认识到这是通过涉及RIP激酶的调控途径发生的。这些激酶连同假激酶MLKL是经典坏死性凋亡细胞死亡的核心参与者。尽管对坏死性凋亡在对乙酰氨基酚诱导的肝损伤中的作用持怀疑态度,但最近的研究表明MLKL具有不依赖坏死性凋亡的作用,这促使我们重新审视这种假激酶在对乙酰氨基酚病理生理学中的作用。用中度(300 mg/kg)过量对乙酰氨基酚处理Mlkl−/−小鼠,在给药后6和12小时肝损伤加重,表现为血浆丙氨酸氨基转移酶活性升高,以及伴有谷胱甘肽水平降低的广泛坏死。有趣的是,这些Mlkl−/−与野生型小鼠之间的差异在24小时时间点被消除,而这一时间点此前已被其他人研究过。在对乙酰氨基酚给药后6和12小时,Mlkl−/−小鼠表现出AIF和核酸内切酶G的易位增强,而不影响JNK激活,提示在缺乏MLKL的情况下线粒体通透性转换增强。MLKL缺乏也影响自噬、未折叠蛋白反应和内质网应激,在给药后6小时p62和LC3B水平降低,CHOP和GRP78表达增加。总之,我们的研究结果揭示了MLKL在对乙酰氨基酚诱导肝损伤早期阶段的非经典作用,值得进一步探索其对对乙酰氨基酚病理生理学的影响。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
MLKL在对乙酰氨基酚诱导的肝损伤中是否发挥作用,以及其缺乏如何影响早期损伤?
核心机制
MLKL缺乏增强线粒体通透性转换,导致AIF和EndoG释放增加,同时调节自噬和内质网应激,从而加重早期肝损伤。
主要证据
Mlkl−/−小鼠在APAP处理后6和12小时ALT升高、坏死面积增加,伴有GSH恢复延迟、AIF和EndoG释放增加、自噬相关蛋白p62和LC3B降低及CHOP和GRP78增加。
研究意义
研究揭示MLKL在对乙酰氨基酚肝毒性中的非经典作用,扩展了对MLKL在坏死性凋亡之外功能的理解。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

动物模型建立和APAP处理

评估MLKL缺乏对APAP诱导肝损伤的影响

使用8-12周龄雄性Mlkl−/−和WT小鼠,禁食16小时后腹腔注射300 mg/kg APAP或生理盐水,在1、6、12、24小时处死,收集血浆和肝脏样本。

2

APAP代谢和早期GSH水平检测

确定MLKL缺乏是否影响APAP代谢和早期氧化应激

在1小时时间点,测量血浆ALT、总GSH、APAP-Cys蛋白加合物和血浆APAP代谢物(APAP-GLUC、APAP-SULF、APAP-GSH、APAP-CYS、APAP-NAC)。

3

GSH恢复和氧化应激评估

评估MLKL缺乏对GSH恢复和氧化应激的影响

在6、12、24小时测量总GSH和GSSG比例,以及GSH合成相关基因(Gclc、Nqo1、Gclm)的mRNA表达。

4

线粒体功能障碍评估

确定MLKL缺乏是否加剧APAP诱导的线粒体功能障碍

检测JNK激活(P-JNK/JNK)、线粒体MLKL水平、细胞质中AIF和EndoG释放,以及TUNEL染色评估DNA片段化。

5

自噬和ER应激评估

评估MLKL缺乏对自噬和未折叠蛋白反应的影响

检测自噬标志物p62和LC3B的蛋白水平,以及ER应激标志物CHOP、GRP78、eIF2α和P-eIF2α的蛋白水平,和相关mRNA表达。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

评估氧化应激和GSH水平
检测蛋白表达
检测mRNA表达
评估DNA损伤

产品清单

实验环节名称品牌货号
对乙酰氨基酚Sigma-Aldrich--
ALT检测试剂盒Point Scientific, Inc.--
原位细胞死亡检测试剂盒-荧光素Roche Diagnostics11684795910
抗硝基酪氨酸抗体InvitrogenA-21285
亲和素-生物素偶联检测系统Vector LaboratoriesPK-4001
总JNK抗体Cell Signaling Technology9252
磷酸化JNK抗体Cell Signaling Technology4668
Bax抗体Cell Signaling Technology2772
AIF抗体Cell Signaling Technology5318
核酸内切酶G抗体Cell Signaling Technology4969
VDAC抗体Cell Signaling Technology4661
β-肌动蛋白抗体Cell Signaling Technology4970
LC3b抗体Cell Signaling Technology2775S
p62抗体Cell Signaling Technology88588S
MLKL抗体Sigma-AldrichMABC604
CYP2E1抗体Abcamab28146
CHOP抗体Santa Cruz Biotechnologysc-166682
GRP78抗体Santa Cruz Biotechnologysc-374422
HRP偶联抗鼠IgGCell Signaling Technology7076
HRP偶联抗兔IgGCell Signaling Technology7074
增强化学发光试剂Amersham Biosciences, Inc.--
TRIZOL试剂Invitrogen--
高容量cDNA逆转录试剂盒Applied Biosystems--
PowerUp SYBR Green预混液Fisher ScientificA25742
Bio-Spin 6柱----
灰色链霉菌蛋白酶----
4-对乙酰氨基酚-d3硫酸盐Toronto Research Chemicals--
对乙酰氨基酚-d4Toronto Research Chemicals--
Waters Acquity超高效液相色谱系统Waters Corp.--
Xevo TQ-XS三重四极杆质谱仪Waters Corp.--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物处理和APAP给药
小鼠品系、性别、年龄、禁食时间、APAP剂量、给药途径、时间点
阅读提示:Materials and methods: Animals, Experimental design
生化测量
ALT检测试剂盒品牌、GSH测量方法
阅读提示:Materials and methods: Biochemical measurements
组织学和免疫组化
切片厚度、TUNEL试剂盒品牌、抗体稀释度、检测系统
阅读提示:Materials and methods: Histology and immunohistochemistry
Western blot
裂解缓冲液成分、抗体品牌和货号、蛋白定量方法、显色方法
阅读提示:Materials and methods: Western blotting
RNA提取和qPCR
RNA提取试剂、逆转录试剂盒、SYBR Green Master Mix品牌、引物来源、参考基因、分析方法
阅读提示:Materials and methods: RNA isolation and quantitative PCR
蛋白加合物测量
样品处理步骤、蛋白酶浓度、HPLC检测方法
阅读提示:Materials and methods: Protein adducts measurements
LC-MS/MS分析
标准品来源、内标、流动相、仪器型号、定量限
阅读提示:Materials and methods: LC-MS/MS analysis
统计
统计方法、数据表达、显著性阈值
阅读提示:Materials and methods: Statistics