胰岛素样生长因子-1通过调节核p53-progerin相互作用减轻肝纤维化中氧化应激诱导的肝细胞早衰

Insulin-like growth factor-1 attenuates oxidative stress-induced hepatocyte premature senescence in liver fibrogenesis via regulating nuclear p53-progerin interaction.

作者信息Xiaoying Luo, Xiaoke Jiang, Jun Li, Yangqiu Bai, Zhen Li, Peiru Wei, Suofeng Sun, Yuan Liang, Shuangyin Han, Xiuling Li, Bingyong Zhang
PMID31171766
发布时间2019-06-06
DOI10.1038/s41419-019-1670-6

实验完整度

包含患者样本、CCl4大鼠模型、原代肝细胞体外实验等多个证据层级,并有siRNA敲低、Co-IP、免疫荧光、Western blot等功能和机制验证。

主要模型

人肝纤维化活检标本 CCl4诱导的SD大鼠肝纤维化模型 原代大鼠肝细胞

重点核对

CCl4诱导肝纤维化大鼠模型的建模条件:40% CCl4-橄榄油溶液按2 ml/kg腹腔注射,每周两次,持续28天 IGF-1慢病毒载体剂量:1011病毒颗粒经尾静脉注射,在CCl4处理前1周 H2O2处理原代肝细胞的浓度和时间:200 nM,24小时 IGF-1处理浓度:100 ng/ml SA-β-gal染色、p53和progerin免疫组化、Western blot、Co-IP等检测结果

摘要

应激诱导的早衰(SIPS),一种由各种刺激引起的细胞生长停滞状态,与肝纤维化的发病机制有关。Progerin,一种永久法尼基化的突变核纤层蛋白A,可能导致早衰从而影响肝脏疾病。先前的报道显示,激活胰岛素样生长因子-1(IGF-1)信号可以增强细胞寿命并减轻肝纤维化。然而,关于肝纤维化中肝细胞早衰的潜在机制,以及IGF-1如何调节细胞早衰和纤维化,仍然知之甚少。在本研究中,我们发现在肝纤维化患者和CCl4诱导的肝损伤大鼠模型中,肝细胞氧化和早衰增加,同时血浆IGF-1水平下降。然而,将IGF-1基因转移到CCl4大鼠中以过表达肝内IGF-1,减轻了肝细胞氧化应激和早衰,这可能是通过p53/progerin通路介导的,从而改善肝脂肪变性和纤维化。在体外,H2O2导致progerin在核内异常积累,并激活核p53-progerin相互作用,通过p21非依赖途径触发大鼠原代肝细胞早衰;而延长外源性IGF-1或IGF-1腺病毒载体可挽救这些效应。此外,转染至H2O2处理的肝细胞的IGF-1腺病毒载体,通过增强细胞质AKT1-p53相互作用并随后抑制核p53-progerin相互作用,逆转了氧化应激诱导的早衰。因此,我们的数据阐明了IGF-1在肝纤维化中调节应激诱导的肝细胞早衰的新作用:延长的IGF-1通过抑制核p53-progerin相互作用减轻氧化应激引发的肝细胞早衰,从而改善肝脂肪变性和纤维化。

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
IGF-1如何调节氧化应激诱导的肝细胞早衰及其在肝纤维化中的作用机制?
核心机制
延长的IGF-1通过激活PI3K/AKT1通路,增强细胞质AKT1-p53相互作用,抑制p53核转位,从而破坏核p53-progerin相互作用,抑制p21非依赖的p53/progerin通路,减轻肝细胞早衰。
主要证据
在人肝纤维化组织和CCl4大鼠模型中观察到核p53和progerin升高及肝细胞早衰;IGF-1基因转移或过表达减轻早衰和纤维化;体外H2O2处理原代肝细胞诱导早衰,siRNA敲低p53或progerin逆转,而敲低p21无效;Co-IP和免疫荧光显示IGF-1过表达增强AKT1-p53相互作用,减少核p53-progerin相互作用。
研究意义
揭示IGF-1通过调控核p53-progerin相互作用减轻肝细胞早衰的新机制,为肝纤维化的治疗提供潜在靶点。

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

人肝纤维化组织样本分析

评估肝纤维化患者肝组织中细胞早衰及核p53和progerin的表达。

收集肝纤维化活检标本(F3-4)和正常肝标本,进行H&E、Masson染色、SA-β-gal染色及p53和progerin免疫组化染色,并进行半定量分析。

2

CCl4诱导大鼠肝纤维化模型建立及IGF-1基因转移

在体内验证IGF-1过表达对肝细胞早衰和肝纤维化的影响。

SD大鼠腹腔注射CCl4建立肝纤维化模型,通过尾静脉注射IGF-1慢病毒载体或空载体,于第6天和第28天检测血浆IGF-1、ALT、肝组织病理、SA-β-gal、p53和progerin表达。

3

原代肝细胞分离及氧化应激诱导早衰模型

在体外验证H2O2诱导肝细胞早衰及p53/progerin通路的作用。

从正常大鼠分离原代肝细胞,用不同浓度H2O2(0-200 nM)处理24小时或用200 nM处理不同时间,检测SA-β-gal活性及p53、p21、progerin、Lamin A/C蛋白表达;并用siRNA敲低p53、p21或progerin。

4

IGF-1处理及过表达对肝细胞早衰的影响

验证IGF-1对氧化应激诱导的肝细胞早衰的改善作用及其机制。

原代肝细胞用IGF-1(100 ng/ml)处理1或24小时,或转染IGF-1腺病毒载体(AV-IGF-1)或空载体(AV-CTR),再与H2O2(200 nM)共处理24小时,检测SA-β-gal、核质蛋白表达、Co-IP和免疫荧光。

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
1640培养基Gibco11875101
胎牛血清TransSerum10102
胰岛素样生长因子-1PeproTech081701
人IGF-1 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-H0086c
大鼠IGF-1 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-R0010c
过氧化氢检测试剂盒BeyotimeS0038
衰老相关β-半乳糖苷酶染色试剂盒BeyotimeC0602
核质蛋白提取试剂盒BeyotimeP0028
蛋白酶抑制剂混合物BeyotimeP1005
Pierce ECL蛋白质印迹底物Thermo32106
抗p53抗体Abcamab131442
抗progerin抗体Santa Cruzsc-81611
抗Lamin A/C抗体CST4777
抗p21抗体Abcamab109199
抗PI3K抗体CST4249
抗p-AKT1 (S473)抗体Proteintech66444-1-Ig
抗AKT1抗体CST2938
抗GAPDH抗体Proteintech60004-1
HRP标记亲和纯化山羊抗小鼠IgG(H+L)ProteintechSA00001-1
HRP标记亲和纯化山羊抗兔IgG(H+L)ProteintechSA00001-2
显微镜BX51Olympus--
荧光显微镜1x71Olympus--

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
动物模型建立
CCl4剂量、注射频率、持续时间、大鼠品系、性别、体重
阅读提示:Methods: Establishment of CCl4-induced liver fibrosis rat model
IGF-1基因治疗
慢病毒载体剂量、注射途径、注射时间点
阅读提示:Methods: The treatment of IGF-1 lentivirus vectors
原代肝细胞培养和处理
H2O2浓度、处理时间、IGF-1浓度、处理时长
阅读提示:Methods: Cell isolation, identification, culture, and treatment
分子检测
抗体货号、稀释比例、Co-IP条件、Western blot条件
阅读提示:Methods: Western blotting, Co-immunoprecipitation, Cell immunofluorescence staining