肝脏miR-378通过调节肝脏胆汁酸合成来调节血清胆固醇水平

Hepatic miR-378 modulates serum cholesterol levels by regulating hepatic bile acid synthesis.

作者信息Chao Sun, Wei Liu, Zhiqiang Lu, Yan Li, Shengnan Liu, Zhili Tang, Ying Yan, Zhiyang Li, Hua Feng, Duo Zhang, Yun Liu, Zhong-Ze Fang, Changtao Jiang, Qiurong Ding, Jingjing Jiang, Hao Ying
PMID33754066
发布时间2021-02-25
DOI10.7150/thno.53624

实验完整度

包含多种证据层级:体外细胞实验、肝细胞、肝脏特异性转基因和敲除小鼠模型、体内过表达/敲低、人源肝细胞样细胞,以及功能验证(胆汁酸水平)和机制验证(靶基因、下游通路)。

主要模型

小鼠肝脏(C57BL/6) 肝脏特异性miR-378转基因小鼠(LivKI) miR-378/378*敲除小鼠(KO) 人肝细胞样细胞(hHLCs)

重点核对

小鼠品系:C57BL/6,年龄2-4个月,雄性为主 hypothyroid诱导:0.1%甲巯咪唑(MMI)和1% NaClO4饮水处理两周 T3注射剂量:5 µg/20 g体重,每日一次,连续5天 高胆固醇饮食:含1.25%胆固醇的高脂饮食(D12108C)喂养3个月 腺病毒注射:尾静脉注射0.1-1x10^9 PFU,两周后分析

摘要

背景:深入了解甲状腺激素(TH)对胆固醇代谢的作用将有助于识别高胆固醇血症的新治疗靶点。TH调控的微小RNA(miRNA)已参与TH控制的生物学过程;然而,TH调控的miRNA是否以及如何介导TH的降胆固醇作用仍不清楚。我们的目的是鉴定具有降胆固醇作用的TH调控的miRNA,并探讨其潜在机制。方法:通过微阵列和RNA测序分别鉴定小鼠肝脏中TH调控的miRNA和mmu-miR-378-3p(miR-378)调控的基因。采用编码miR-378、Mafg和Mafg shRNA的重组腺病毒、antagomiR-378、肝脏特异性miR-378转基因小鼠以及miR-378敲除小鼠,研究肝脏miR-378和MAFG在胆固醇和胆汁酸稳态中的作用。通过UFLC-Triple-time of flight/MS测定胆汁盐种类的水平。结果:在此,我们证明肝脏miR-378受TH正向调控。小鼠肝脏中miR-378的瞬时过表达可降低血清胆固醇水平,同时伴有初级胆汁酸合成途径中关键酶的表达增加以及胆汁和粪便中胆汁酸水平的相应增加。一致地,肝脏特异性miR-378转基因小鼠(肝脏miR-378中度过表达)表现出血清胆固醇水平降低和对饮食诱导的高胆固醇血症的抵抗性,而缺乏miR-378的小鼠则表现出胆汁酸和胆固醇稳态缺陷。机制上,肝脏miR-378通过转录抑制因子MAFG调节经典和替代胆汁酸合成途径中关键酶的表达,从而调节胆汁酸和胆固醇代谢。结论:TH响应性肝脏miR-378能够通过调节经典和替代胆汁酸合成途径来调节血清胆固醇水平。我们的研究不仅确定了肝脏miR-378的新作用,而且提供了新的降胆固醇方法。

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
TH调控的miRNA是否能够介导TH的降胆固醇作用,其潜在机制是什么?
核心机制
肝脏miR-378直接靶向并抑制转录抑制因子MAFG,解除其对CYP7B1、CYP8B1和CYP27A1的转录抑制,从而促进经典和替代胆汁酸合成途径,增加胆汁酸合成和排泄,降低血清胆固醇水平。
主要证据
通过过表达和敲低miR-378、转基因和敲除小鼠模型,以及MAFG恢复和敲低实验,证实miR-378通过MAFG调节胆汁酸合成关键酶和血清胆固醇;UFLC-MS直接测定胆汁酸谱。
研究意义
本研究揭示了肝脏miR-378作为TH响应性调控因子在胆固醇和胆汁酸代谢中的新作用,并提示miR-378及其靶标MAFG可作为治疗高胆固醇血症的潜在新靶点。

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

鉴定TH调控的miRNA

筛选肝脏中响应甲状腺激素(T3)的miRNA。

使用miRNA微阵列比较甲状腺功能减退小鼠在T3注射前后的肝脏miRNA表达谱,选择miR-378进行后续研究。

2

验证miR-378对血清胆固醇的影响

评估肝脏miR-378过表达或敲低对血清胆固醇水平的影响。

通过腺病毒介导的miR-378过表达(Ad-378)或antagomir敲低(Ant-378)处理小鼠,检测血清总胆固醇水平。

3

分析miR-378调控的胆汁酸合成途径

确定miR-378对肝脏胆汁酸合成关键酶表达和胆汁酸水平的影响。

通过RNA-seq和KEGG分析筛选miR-378靶基因,qPCR和Western blot检测CYP7B1、CYP8B1、CYP27A1等表达,UFLC-MS测定胆汁酸水平。

4

验证MAFG为miR-378的直接靶基因

确定miR-378是否直接靶向并抑制MAFG。

使用荧光素酶报告基因、Western blot、RIP和ChIP实验验证miR-378与MAFG 3'UTR的结合及对蛋白水平的影响。

5

验证miR-378通过MAFG调节胆汁酸和胆固醇代谢

证明MAFG是介导miR-378作用的关键下游因子。

在Ad-378处理的背景下恢复MAFG表达,或通过shRNA敲低MAFG,观察对胆汁酸合成和血清胆固醇的影响。

6

评估生理条件下的长期效应

研究适度过表达或缺失miR-378对胆汁酸和胆固醇稳态的长期影响。

使用肝脏特异性miR-378转基因小鼠(LivKI)和miR-378/378*敲除小鼠(KO),检测血清胆固醇、胆汁酸水平及对高脂饮食的反应。

7

验证miR-378在TH调控胆固醇代谢中的作用

确定miR-378是否参与TH的降胆固醇效应。

在甲状腺功能减退和亢进小鼠(WT和KO)中比较血清胆固醇和胆汁酸代谢,并敲低MAFG观察T3效应。

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
BLOCK-iT腺病毒RNAi表达系统Invitrogen--
AdEasy腺病毒载体系统Stratagene--
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen--
双荧光素酶报告基因检测系统PromegaE1910
KOD-Plus突变试剂盒ToyoboSMK-101
TRIzol试剂Invitrogen--
PrimeScript RT试剂盒TaKaRaRR037A
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
CYP7B1抗体Abcamab136801
CYP8B1抗体Abcamab191910
CYP27A1抗体Abcamab126785
CYP7A1抗体Santa Cruzsc-25536
MAFG抗体Novus BiologicalsNBP2-15019
Tubulin抗体SigmaT5168-2ML
Actin抗体SigmaA5441-100UL
GAPDH抗体Cell Signaling3683
HSP90抗体Cell Signaling4877
CYP7A1 ELISA试剂盒Signalway AntibodyEK10945-1
CYP7B1 ELISA试剂盒Signalway AntibodyEK10940-1
CYP8B1 ELISA试剂盒Signalway AntibodyEK10937
超快速液相色谱-三重飞行时间质谱----
Waters XBridge Peptide BEH C18色谱柱Waters--
胆固醇检测试剂盒Wako294-65801
EZ Magna ChIP G试剂盒Millipore17-409
Magna RIP试剂盒Millipore17-701
anti-AGO2抗体Abcamab32381

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
动物模型
小鼠品系(C57BL/6),年龄2-4个月,性别(雄性为主),对照匹配
阅读提示:Materials and Methods: Animal study
甲状腺功能调控
甲减诱导(0.1% MMI + 1% NaClO4饮水两周),T3剂量(5 µg/20 g体重,每日一次,连续5天)
阅读提示:Materials and Methods: Animal study
腺病毒感染
腺病毒滴度(0.1-1x10^9 PFU),注射途径(尾静脉),处理时间(两周)
阅读提示:Materials and Methods: Animal study
antagomir处理
Ant-378剂量(10 nmol/25 g体重),注射途径(腹腔),处理时间(4天)
阅读提示:Materials and Methods: Animal study
饮食诱导高胆固醇血症
高胆固醇饮食(1.25%胆固醇,D12108C)喂养时间(3个月)
阅读提示:Materials and Methods: Animal study
细胞培养和处理
原代肝细胞、Hepa1-6、HEK293T、hHLCs培养条件;T3处理浓度(100 nM)和时间;Agomir/Ant-378转染浓度(20 nM)和时间(36 h)
阅读提示:Materials and Methods: Cell culture and treatment
胆汁酸测定
胆汁样本收集(小鼠禁食6小时),粪便收集(24小时),胆汁酸提取条件(70%乙醇,55℃ 4小时)
阅读提示:Materials and Methods: Quantification of cholesterol, BA, and C4 levels