缺氧诱导因子-1α和MAPK共同调控缺氧刺激下肝星状细胞的活化

Hypoxia-inducible factor-1alpha and MAPK co-regulate activation of hepatic stellate cells upon hypoxia stimulation.

作者信息Yueqin Wang, Yimin Huang, Fei Guan, Yan Xiao, Jing Deng, Huoying Chen, Xiaolin Chen, Jianrong Li, Hanju Huang, Chunwei Shi
PMID24040163
期刊PLoS One
发布时间2013-09-10
DOI10.1371/journal.pone.0074051

实验完整度

结合动物模型(日本血吸虫感染小鼠)、体外细胞系缺氧刺激、siRNA敲低和抑制剂处理,涵盖功能验证与机制验证。

主要模型

日本血吸虫感染的BALB/c小鼠动物模型 HSC-T6大鼠肝星状细胞系(1% O2缺氧刺激)

重点核对

BALB/c小鼠感染日本血吸虫尾蚴(每只25条)后6周收集肝脏,感染组与对照组各3只 HSC-T6细胞培养于1% O2,检测F-肌动蛋白重组、vimentin和α-SMA表达升高 HSC-T6细胞转染Hif-1α siRNA(100 nM)或非特异性siRNA(NS),在1% O2下培养48小时 PD98059(50 µM,MEK1抑制剂)预处理1小时后,在1% O2下培养15分钟

摘要

背景:肝星状细胞(HSC)在肝纤维化的发病机制中起关键作用。在肝损伤过程中,局部微环境缺氧是不可避免的。Hif-1α是诱导细胞对缺氧产生适应性反应的关键转录调控因子。最近有报道称MAPK参与调控Hif-1α的活性。目的:探讨Hif-1α是否调控缺氧条件下HSC的活化,以及MAPK是否影响Hif-1α调控的信号级联,从而为预防肝纤维化提供新靶点。方法:采用western blot和免疫组化检测日本血吸虫感染的BALB/c小鼠肝脏中Hif-1α的表达。大鼠HSC细胞系HSC-T6在1%氧气中培养。通过western blot或免疫细胞化学检测HSC活化,包括F-肌动蛋白重组、波形蛋白和α-SMA的增加。用特异性siRNA转染细胞敲低Hif-1α,用western blot、实时PCR和ELISA检测活化标志物的表达、促纤维化细胞因子的转录和I型胶原的分泌。用PD98059(一种特异性MEK1药理学抑制剂)预处理的HSC-T6细胞裂解物,通过western blot和免疫沉淀检测Hif-1α的泛素化和核转位。结果与结论:日本血吸虫感染小鼠肝组织中Hif-1α明显升高。1% O2诱导HSC-T6细胞F-肌动蛋白重组,Hif-1α、波形蛋白和α-SMA增加。Hif-1α敲低抑制缺氧条件下HSC-T6细胞的活化、IL-6、TGF-β和CTGF的转录以及I型胶原的分泌。抑制MAPK磷酸化增强了Hif-1α的泛素化,并抑制了Hif-1α向细胞核的转位。结论:Hif-1α和MAPK参与缺氧条件下HSC的活化。

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
缺氧条件下Hif-1α是否调控肝星状细胞的活化,以及MAPK信号通路是否影响Hif-1α调控的信号级联。
核心机制
缺氧促进HSC-T6细胞MAPK磷酸化,MAPK的激活通过抑制Hif-1α泛素化并促进其核转位来维持Hif-1α活性,Hif-1α进一步促进HSC活化标志物(vimentin、α-SMA)、促纤维化细胞因子(IL-6、TGF-β、CTGF)和胶原I的分泌。
主要证据
日本血吸虫感染小鼠肝组织中Hif-1α和α-SMA显著升高;HSC-T6细胞在1% O2下出现Hif-1α累积、F-肌动蛋白重组及vimentin和α-SMA上调;Hif-1α siRNA敲低抑制这些活化标志物及细胞因子和胶原I的诱导;PD98059抑制MAPK磷酸化后Hif-1α泛素化增强、核转位减少。
研究意义
研究揭示Hif-1α和MAPK在缺氧诱导的肝星状细胞活化中的作用,为抑制肝纤维化的发展和进展提供新靶点。

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

动物模型验证

检测肝纤维化组织中Hif-1α的表达及其与HSC活化的关联。

BALB/c小鼠感染日本血吸虫尾蚴,6周后取肝脏,用Western blot和免疫组化检测Hif-1α和α-SMA表达,并用HE染色观察炎症和肉芽肿。

2

缺氧细胞模型建立

评估1% O2对HSC-T6细胞活化标志物的影响。

HSC-T6细胞在1% O2下培养,观察细胞形态变化,通过免疫细胞化学和Western blot检测F-肌动蛋白、vimentin和α-SMA的表达。

3

Hif-1α功能验证

验证Hif-1α对缺氧诱导的HSC活化和促纤维化功能的影响。

用Hif-1α特异siRNA转染HSC-T6细胞,在1% O2下培养,检测活化标志物(vimentin、α-SMA)的表达,检测IL-6、TGF-β和CTGF的mRNA水平以及胶原I的分泌。

4

MAPK通路机制验证

探讨MAPK信号通路对Hif-1α活性(泛素化和核转位)的调控作用。

用PD98059预处理HSC-T6细胞,然后暴露于1% O2,通过Western blot检测Hif-1α和磷酸化MAPK,通过免疫沉淀和Western blot检测Hif-1α泛素化,并分离细胞质和核组分检测Hif-1α分布。

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。

验证样本或模型特征
验证分子表达变化
验证机制链路

产品清单

实验环节名称品牌货号
杜氏改良Eagle培养基----
胎牛血清----
青霉素----
链霉素----
PD98059BeyotimeS1805
Hif-1α siRNASanta-Cruzsc-45919
非特异性siRNA----
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen--
裂解缓冲液----
Bio-Rad蛋白质定量试剂盒Bio-Rad--
Hif-1α抗体Epitomics2015-1
波形蛋白抗体Biossbs-0756R
α-SMA抗体SigmaA7607
磷酸化MAPK抗体Epitomics2219-1
GAPDH抗体KangchenKC-5G5
H2AFX抗体Proteintech10856-1-AP
β-肌动蛋白抗体Santa-Cruzsc-47778
I型胶原酶联免疫吸附试剂盒Biovalue50R-E.1055R
TRIzol试剂Invitrogen--
ReverTra Ace qPCR逆转录试剂盒TOYOBO--
Platinum SYBR Green qPCR SuperMix UDG试剂盒Invitrogen--
MyiQ实时荧光定量PCR检测系统Bio-Rad--
波形蛋白抗体Epitomics2707-1
FITC-鬼笔环肽偶联物SigmaP2141
抗淬灭封片剂Beyotime--
奥林巴斯BX51荧光显微镜Olympus--
Hif-1α抗体Santa-Cruzsc-53546
蛋白A-琼脂糖珠Amersham Pharmacia Biotechnology--
泛素抗体Epitomics6686-1
Hif-1α一抗AbgentAP7759c
多聚过氧化物酶-抗兔IgGDAKO--
苏木素----

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(BALB/c雌性)、周龄(6-8周)、感染尾蚴数量(25条)、感染途径(经腹部皮肤)、感染时长(6周)、对照组设置(未感染)、样本数(每3只)
阅读提示:Materials and Methods: Animals; Figure 1 legend
细胞培养与缺氧刺激
细胞系(HSC-T6)、培养基(DMEM+10%FBS+100U/ml青霉素+100µg/ml链霉素)、缺氧浓度(1% O2)、培养时间(24h、48h)
阅读提示:Materials and Methods: Cell culture, inhibitor treatment and hypoxia stimulation; Figures 2-3
siRNA转染
细胞密度(2×10^5/well)、转染试剂(Lipofectamine 2000)、siRNA浓度(100 nM)、转染时间(18小时)、缺氧处理时间(48小时)
阅读提示:Materials and Methods: siRNA transfection; Figures 4-5
MAPK抑制
PD98059浓度(50 µM)、预处理时间(1小时)、缺氧处理时间(15分钟)
阅读提示:Materials and Methods: Cell culture, inhibitor treatment and hypoxia stimulation; Figure 6