肝细胞RECK作为代谢功能障碍相关脂肪性肝炎发展的关键调节因子

Hepatocellular RECK as a Critical Regulator of Metabolic Dysfunction-associated Steatohepatitis Development

作者信息Ryan J Dashek, Rory P Cunningham, Christopher L Taylor, Isabella Alessi, Connor Diaz, Grace M Meers, Andrew A Wheeler, Jamal A Ibdah, Elizabeth J Parks, Tadashi Yoshida, Bysani Chandrasekar, R Scott Rector
PMID38797477
发布时间2024
DOI10.1016/j.jcmgh.2024.101365

实验完整度

包含人类肝活检样本、转基因小鼠模型、AAV介导的预防及治疗模型等多层级证据,并通过蛋白质组学、体外机制实验和功能验证,揭示了RECK通过ADAM10/17-AREG-EGFR通路调节炎症和纤维化。

主要模型

肝细胞特异性RECK过表达转基因小鼠(RECK-HepTg) 西方饮食(WD)诱导的MASH小鼠模型 原代小鼠肝细胞 原代小鼠肝星状细胞(HSC) 人类MASH患者肝活检样本

重点核对

人类肝活检样本中RECK表达与NAS及纤维化评分的相关性 RECK-HepTg小鼠肝细胞中RECK mRNA和蛋白的过表达水平 WD喂养持续时间(24周)及饮食组成(45% kcal脂肪,17% kcal蔗糖,1%胆固醇,含果糖/葡萄糖水) AAV8-TBG-Cre介导的肝细胞特异性RECK过表达在预防和治疗模型中的效果 体外实验中siRNA或腺病毒介导的RECK敲低或过表达后ADAM10/17活性、AREG释放及HSC活化标志物的变化

摘要

背景与目的:含Kazal基序的逆转诱导半胱氨酸丰富蛋白(RECK)是一种具有抗纤维化作用的细胞外基质调节因子。然而,其在代谢功能障碍相关脂肪性肝炎(MASH)和肝纤维化中的表达和作用尚不清楚。方法:我们生成了一种新的转基因小鼠模型,在肝细胞中特异性过表达RECK,以研究其在西方饮食(WD)诱导的肝脏疾病中的作用。通过蛋白质组学分析和体外研究,将RECK与肝脏炎症和纤维化机制联系起来。结果:我们的结果表明,在诊断为MASH的人类患者肝活检中,RECK表达显著降低,并与代谢功能障碍相关脂肪性肝病(MASLD)和纤维化的严重程度呈负相关。同样,在WD诱导的野生型小鼠MASH中,RECK表达下调。肝细胞特异性RECK过表达显著减轻了WD诱导的肝损伤中的肝脏病理。蛋白质组学分析强调了细胞外基质和细胞信号蛋白的变化。体外机制研究将RECK诱导与ADAM10和ADAM17活性降低、双调蛋白释放减少、表皮生长因子受体激活减弱以及星状细胞活化减少联系起来。结论:我们的体内和机制性体外研究表明,RECK是病变肝脏中炎症和纤维化的新型上游调节因子,其诱导具有肝脏保护作用,因此突出了其作为MASH新型治疗靶点的潜力。

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
肝细胞中的RECK在MASH及其相关纤维化发展中的作用和潜在机制是什么?
核心机制
RECK通过抑制ADAM10和ADAM17的活性,减少双调蛋白(AREG)的释放,进而抑制EGFR的激活,最终减少肝星状细胞(HSC)的活化,从而抑制肝脏炎症和纤维化。
主要证据
在人类MASH患者和WD喂养的小鼠中观察到RECK表达下降;在肝细胞特异性过表达RECK的转基因小鼠中,WD诱导的炎症和纤维化显著减轻;体外实验证实RECK敲低增加ADAM活性、AREG释放和EGFR磷酸化,而RECK过表达则相反,且外源性AREG可激活HSC,EGFR抑制剂可逆转此效应。
研究意义
该研究首次揭示RECK是MASH中炎症和纤维化的新型上游调节因子,其肝细胞特异性诱导具有肝脏保护作用,并可能成为MASH的潜在治疗靶点。

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

临床样本分析

评估人类MASH患者肝脏中RECK的表达水平及其与疾病严重程度的相关性

收集接受减重手术的肥胖成人的肝脏活检样本,通过组织学评分(NAS)和纤维化评分评估疾病严重程度,并使用Western blot检测RECK蛋白表达。

2

小鼠模型建立与验证

生成并验证肝细胞特异性RECK过表达的小鼠模型

将CAG-CATflox-RECK小鼠与Albumin-Cre小鼠杂交,生成RECK-HepTg小鼠,并通过PCR、Western blot和qRT-PCR验证肝细胞中RECK的表达。

3

预防模型:长期WD喂养

评估肝细胞特异性RECK过表达对WD诱导的MASH和纤维化的预防作用

对RECK-HepTg和对照小鼠进行24周WD喂养,通过组织学染色、IHC和分子生物学方法检测肝脏病理变化及相关标志物。

4

AAV介导的预防模型

验证肝细胞特异性RECK过表达对WD诱导MASH的预防作用

通过尾静脉注射AAV8-TBG-Cre或对照AAV8-TBG-GFP到CAG-CATflox-RECK小鼠,随后进行8周WD喂养,评估肝脏病理和纤维化标志物。

5

AAV介导的治疗模型

评估在已建立的MASH模型中诱导肝细胞RECK过表达的治疗效果

CAG-CATflox-RECK小鼠先WD喂养12周,然后注射AAV8-TBG-Cre或AAV8-TBG-GFP,继续WD喂养8周,评估肝脏病理和纤维化相关蛋白。

6

蛋白质组学分析

鉴定肝细胞RECK过表达改变的蛋白质和信号通路

对WD喂养的RECK-HepTg和对照小鼠肝脏进行质谱蛋白质组学分析,并使用IPA软件进行通路预测。

7

体外机制研究

阐明RECK调节HSC活化的分子机制

在原代小鼠肝细胞中使用siRNA敲低或腺病毒过表达RECK,检测ADAM活性、AREG表达和分泌、EGFR磷酸化,并评估条件培养基或外源性AREG对HSC活化的影响。

8

HSC迁移实验

评估肝细胞RECK过表达对HSC迁移能力的影响

分离WD喂养的RECK-HepTg和对照小鼠的HSC,进行划痕实验,观察细胞迁移情况。

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。

产品清单

实验环节名称品牌货号
CAG-CATflox-RECK小鼠----
Albumin-Cre小鼠Jackson Labs003574
AAV8-TBG-CreUniversity of Pennsylvania, Penn Vector Core--
AAV8-TBG-GFPUniversity of Pennsylvania, Penn Vector Core--
西方饮食(D12110704)Research Diets--
对照饮食(D12110704)Research Diets--
胶原酶----
Williams E培养基----
胎牛血清----
重组小鼠TGFβ1(7666-MB)R&D Systems7666-MB
重组人双调蛋白(SRP6201)Millipore SigmaSRP6201
厄洛替尼(S1023)SelleckchemS1023
GW280264X(AOB3632)Aobious IncAOB3632
肿瘤坏死因子αMillipore Sigma--
针对RECK的Silencer Select siRNA(s79243/s123244)Thermo Fisher Scientifics79243/s123244
乱序阴性对照siRNA(4390843)Thermo Fisher Scientific4390843
Lipofectamine RNAi Max(13778)Thermo Fisher Scientific13778
OptiMEM培养基(31985070)Thermo Fisher Scientific31985070
表达小鼠RECK ORF的腺病毒(Adv-RECK)Vector Biolabs--
对照腺病毒(Adv-β-Gal)Vector Biolabs--
RECK(D8C7)抗体Cell Signaling Technology3433
PDGFRβ(28E1)抗体Cell Signaling Technology3169
TGFβ1(56E4)抗体Cell Signaling Technology3709
ADAM10(A-3)抗体Santa Cruz Biotechnology48400
ADAM17(TACE)抗体Millipore Sigma3500367
双调蛋白抗体Abcam180722
EGFR(D38B1)抗体Cell Signaling Technology4267
磷酸化EGFR(Tyr1068;D7A5)XP抗体Cell Signaling Technology3777
磷酸化EGFR(Ty1173;53A5)抗体Cell Signaling Technology4407
RECK(D8C7)抗体Cell Signaling Technology3433
CD68抗体Santa Cruz Biotechnologysc20060
αSMA抗体Abcamab5694
抗原修复液(H-3300-250)Vector LaboratoriesH-3300-250
免疫组织化学试剂盒(PK-8200)Vector LaboratoriesPK-8200
BLOXALL试剂Vector Laboratories--
Permount封片剂(SP15100)FisherSP15100
RNeasy Mini试剂盒(74104)QIAGEN74104
SYBR Green试剂(172-5121)Bio-Rad Laboratories172-5121
RECK TaqMan探针(Mm00443824_m1)Thermo Fisher ScientificMm00443824_m1
亲环蛋白B TaqMan探针(Mm00478295_m1)Thermo Fisher ScientificMm00478295_m1
Nanodrop分光光度计(ND-1000)Thermo Fisher ScientificND-1000
质谱仪(timsTOF Pro 2)Bruker Daltonik--
EvoSep One液相色谱系统----
C18色谱柱(Bruker PepSep)Bruker PepSep--
Pierce 660 nm蛋白质测定试剂Thermo Fisher Scientific--
胰蛋白酶Thermo Fisher Scientific--
Sensolyte 520 ADAM10荧光检测试剂盒(AS-72226)AnaspecAS-72226
Sensolyte 520 ADAM17荧光检测试剂盒(AS-72085)AnaspecAS-72085
AREG ELISA试剂盒(ab224882)Abcamab224882
小鼠AREG ELISA试剂盒(RAB0020)Millipore SigmaRAB0020
Image Lab v5.1Bio-Rad Laboratories--
ImageJNIH--
IPA(Ingenuity通路分析)Qiagen--
SpectronautBiognosys--
Prism GraphPad 9.0.2GraphPad--

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
临床样本分析
人类肝活检样本的来源、NAS评分分组(无病=0,中度=3-4,重度≥5)、样本量(n=5-9/组)、RECK蛋白检测方法
阅读提示:Methods: Human Liver Tissue; Figure 1 legend
转基因小鼠模型
CAG-CATflox-RECK小鼠与Albumin-Cre小鼠的杂交策略、基因型确认方法(PCR)、肝细胞中RECK过表达验证(mRNA和蛋白)
阅读提示:Methods: Animal Protocol; Figure 3 legend
预防模型(24周WD喂养)
WD成分(45% kcal脂肪,17% kcal蔗糖,1%胆固醇,含果糖/葡萄糖水)、喂养持续时间(24周)、对照组设置、组织学评分标准、炎症和纤维化标志物检测
阅读提示:Methods: Animal Protocol; Figure 4, 7 legend
AAV介导的预防和治疗模型
AAV8-TBG-Cre或AAV8-TBG-GFP的注射剂量(1×10^12 gc)、注射时间点(预防模型第10周,治疗模型第12周WD后)、后续喂养时间(预防模型8周,治疗模型额外8周)
阅读提示:Methods: Animal Protocol; Figure 9, 10 legend
体外机制实验
原代肝细胞分离方法(两步胶原酶法)、siRNA或腺病毒处理方案、TNF-α浓度(50 ng/mL)、ADAM10/17抑制剂浓度(10 μM)、HSC处理条件(TGFβ1 2.5 ng/mL,AREG 100 ng/mL,erlotinib 5 nM)
阅读提示:Methods: Isolation and Culture of Primary Hepatocytes, HSCs, and Non-parencymal Cells; Small Interfering RNA Transfection and Viral Infection of Primary Hepatocytes; Figure 13 legend
HSC迁移实验
HSC分离方法(三步胶原酶法)、WD喂养持续时间(10周)、划痕实验时间点(0, 24, 48, 72小时)、迁移细胞计数方法
阅读提示:Methods: Scratch Wound HSC Migration Assay and Data Analysis; Figure 13F legend
蛋白质组学分析
肝脏组织裂解和蛋白提取方法、质谱数据采集模式(DIA-PASEF)、数据分析软件(Spectronaut, IPA)、差异蛋白筛选标准(fold change ≥1.5, q-value ≤0.05)
阅读提示:Methods: Sample Preparation and Analytical Methods for Proteomics Analysis; Proteomics Data Analysis; Figure 11 legend