谷胱甘肽S-转移酶Mu 2通过抑制ASK1减轻肝脂肪变性

Glutathione S-transferase Mu 2 inhibits hepatic steatosis via ASK1 suppression.

作者信息Yi Jin, Yanjie Tan, Pengxiang Zhao, Yu Guo, Shilin Chen, Jian Wu, Zhuqing Ren
PMID35388144
发布时间2022-04-06
DOI10.1038/s42003-022-03251-w

实验完整度

包含GSTM2敲除和过表达小鼠模型、细胞系(HepG2)实验、体内GS-4997抑制剂干预,并进行功能验证(脂质积累)和机制验证(ASK1-p38/JNK信号通路及互作)

主要模型

GSTM2敲除小鼠 MCDD诱导的肝脂肪变性小鼠模型 HepG2细胞系

重点核对

GSTM2敲除小鼠构建方法(TALEN技术)及基因型验证 高脂饮食(HFD)喂养时间点(0、5、10、20、30天) MCDD喂养持续时间(1-8周不等) GS-4997给药剂量(80 μM)及注射时间(第1、3天或14、21、28天) 油酸处理浓度(0.2 mM或1 mM)及时间(12小时)

摘要

肝脂肪变性是一些肝脏代谢疾病的主要特征。然而,肝脂肪变性不清楚的分子机制阻碍了这种肝脂肪变性的治疗。谷胱甘肽S-转移酶mu 2(GSTM2)作为II相药物代谢酶(DMEs)的成员,调节细胞抗氧化和解毒功能。GSTM2在肝脂肪变性组织和喂食高脂饮食(HFD)的小鼠中高度上调。功能缺失GSTM2小鼠模型表明,GSTM2保护小鼠免受过量脂肪积累。机制上,GSTM2与ASK1相互作用,抑制其磷酸化以及下游p38-JNK信号的激活。此外,肝脏中GSTM2过表达有效改善了肝脂质积累。因此,我们确定GSTM2通过其解毒/抗氧化和抑制ASK1-p38/JNK信号传导,在肝脂肪变性进展中发挥重要的负调控作用。这项研究显示了DME在肝脂肪变性进展中的潜在治疗功能。

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
GSTM2在肝脂肪变性中的作用及其分子机制是什么?
核心机制
GSTM2与ASK1直接相互作用,抑制ASK1磷酸化,进而抑制下游p38-JNK信号通路,从而减少脂滴积累和脂肪变性。同时GSTM2通过其抗氧化功能降低ROS水平。
主要证据
GSTM2敲除小鼠显示肝脂肪积累增加,过表达减轻;HepG2细胞中GSTM2敲低增加脂滴和ROS,过表达相反;免疫共沉淀证明GSTM2与ASK1结合;GS-4997抑制ASK1可逆转GSTM2敲除引起的脂肪积累。
研究意义
GSTM2是肝脂肪变性的重要负调控因子,可能成为NAFLD治疗的潜在靶点。

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

检测GSTM2在脂肪肝模型中的表达

验证GSTM2在HFD和MCDD诱导的脂肪肝小鼠中的表达变化

使用HFD和MCDD喂养小鼠模型,通过实时荧光定量PCR和Western blot检测GSTM2的mRNA和蛋白水平。

2

GSTM2敲除小鼠的表型分析

评估GSTM2缺失对肝脏脂质积累的影响

通过HE染色和油红O染色观察肝脏组织形态,检测肝组织甘油三酯(TG)含量,并进行HFD喂养动态观察。

3

GSTM2过表达对肝脂肪变性的保护作用

验证GSTM2过表达能否抑制MCDD诱导的肝脂肪变性

对MCDD喂养小鼠进行GSTM2过表达载体注射,通过HE、油红O、Masson染色及TG含量检测评估脂肪变性和纤维化程度。

4

细胞实验验证GSTM2对脂滴形成的调控

研究GSTM2对脂滴数量和大小的直接作用

构建GSTM2敲低和过表达的HepG2稳定细胞株,在正常或油酸处理条件下,用BODIPY染色观察脂滴数量和大小。

5

检测ROS在GSTM2调控脂滴中的作用

评估GSTM2的抗氧化功能是否是其调控脂滴的主要机制

检测ROS水平,使用ROS激活剂(ROSup)和抑制剂(NAC)处理细胞,观察脂滴变化,并检测相关基因表达。

6

验证GSTM2对ASK1-p38/JNK信号通路的调控

探究GSTM2抑制脂滴形成的分子机制

通过Western blot检测GSTM2敲低或过表达后ASK1、p38、JNK的磷酸化水平,并通过免疫共沉淀验证GSTM2与ASK1的相互作用。

7

在体验证ASK1抑制剂GS-4997对GSTM2敲除小鼠脂肪肝的抑制作用

验证GSTM2敲除诱导的脂肪积累是否通过ASK1信号通路,并评估ASK1抑制剂能否逆转该表型

对GSTM2敲除小鼠腹腔注射GS-4997,通过HE、油红O、Masson染色及TG含量检测评估肝脏脂肪和纤维化变化。

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
GSTM2敲除小鼠Cyagen Bioscience, Inc.--
HepG2细胞系----
抗GSTM2抗体Abcamab125,102
抗GSTM2抗体ABclonalA13,496
抗GAPDH抗体Flarebio Biotech LLCCSB-PA00025A0Rb
抗CIDEC抗体Sangon BiotechD222114
抗CIDEC抗体Proteintech12287-1-AP
抗ADRP/perilipin2抗体Proteintech15294-1-AP
抗DGAT2抗体BIOSSbs-12,998R
抗DGAT2抗体ABclonalA13,891
抗GPAT4抗体BIOSSbs-15,587R
抗SREBP1抗体Proteintech14,088-1-AP
抗PCYT1A抗体BIOSSbs-11306R
抗PCYT1A抗体ABclonalA5935
抗微管蛋白抗体ServicebioGB13017-2
Alexa Fluor 555标记的山羊抗兔IgG (H+L)BeyotimeA0453
辣根过氧化物酶标记的山羊抗兔IgG (H+L)ServicebioGB23303-1
辣根过氧化物酶标记的山羊抗小鼠IgG (H+L)ServicebioGB23301
辣根过氧化物酶偶联的山羊抗兔IgGSangon BiotechD110,058
pcDNA3.1载体----
pEGFP-C1载体----
pmCherry-C1载体----
pSuperior.puro载体----
DMEM培养基HyClone--
胎牛血清Clark Bioscience--
青霉素----
链霉素----
Lipo6000™转染试剂BeyotimeC0528
ROS检测试剂盒BeyotimeS0033
酶标仪PerkinElmerEnSpire
共聚焦激光扫描显微镜Carl Zeiss--
BODIPY荧光染料----
全自动生化分析仪Rayto Life and Analytical Sciences Co.,Ltd.Chemray
酶标仪BioTek Instruments, Inc.Epoch
HiGene I转染试剂Applygen Technologies Inc.C1507
GS-4997(瑟隆赛替)SelleckS8292
二甲基亚砜----

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
动物实验
GSTM2敲除小鼠的构建方法(TALEN)及基因型鉴定;小鼠品系(C57/BL-6)和性别(雄性)
阅读提示:Materials and methods: Animals and cell lines
饮食诱导模型
HFD配方(88.5%普通混合料、10%猪油、1%胆固醇、0.5%猪胆盐)及喂养时间;MCDD喂养时间和分组
阅读提示:Materials and methods: HFD and MCDD feeding experiment
细胞实验
HepG2细胞培养条件(DMEM+10%FBS,37°C);GSTM2敲低和过表达细胞系的构建;油酸处理浓度和时间(1 mM, 12小时)
阅读提示:Materials and methods: Cell culture and transfection; Figure 3
ROS检测
ROS检测方法(DCFH-DA法)及处理(ROSup 1:1000稀释;NAC 1 mM)
阅读提示:Materials and methods: ROS level detection; Figure 3g-i
信号通路检测
GSTM2与ASK1的相互作用(Co-IP);ASK1、p38、JNK磷酸化检测;GS-4997处理浓度(5 μM)
阅读提示:Materials and methods: Western blot; Figure 4
体内药物干预
GS-4997剂量(80 μM)及注射时间(第1、3天或第14、21、28天);DMSO对照组
阅读提示:Materials and methods: Plasmid and inhibitor injection; Figure 6