内质网应激过程中PERK-CHOP信号通路的激活参与奥氮平诱导的血脂异常

Activation of the PERK-CHOP signaling pathway during endoplasmic reticulum stress contributes to olanzapine-induced dyslipidemia.

作者信息Lu Liu, Lei Tang, Jia-Ming Luo, Si-Yu Chen, Chun-Yan Yi, Xue-Mei Liu, Chang-Hua Hu
PMID37880338
发布时间2024-03
DOI10.1038/s41401-023-01180-w

实验完整度

包含临床队列研究、体外HepG2细胞实验、体内小鼠模型、ER应激抑制剂干预、PERK敲低/敲除及功能验证,证据层级多且含机制验证。

主要模型

HepG2细胞系 C57BL/6J小鼠模型 精神分裂症患者队列(146例)

重点核对

患者队列:146例SCZ患者,OLZ单药治疗,随访24周,分为血脂异常组(49例)和非血脂异常组(97例) 细胞实验:HepG2细胞,OLZ浓度25 μM和50 μM,处理48小时;ER应激诱导剂衣霉素(5 μg/mL)作为阳性对照 动物实验:雌性C57BL/6J小鼠,OLZ剂量3 mg/kg,每日两次灌胃,持续8周;ER应激抑制剂4-PBA剂量200 mg/kg,每日一次灌胃 PERK敲低:HepG2细胞使用慢病毒介导的shRNA敲低PERK;小鼠使用肝脏特异性AAV9敲低PERK 检测指标:血清及肝脏脂质水平(TG、TC、HDL、LDL)、ER应激标志物(GRP78、ATF4、CHOP等)、SREBPs通路蛋白表达

摘要

奥氮平(OLZ)是一种广泛使用的抗精神病药物,在治疗精神分裂症(SCZ)方面具有相对理想的效果。然而,其严重的代谢副作用常常恶化临床治疗依从性和精神康复。OLZ诱导的代谢紊乱的外周机制因其多靶点活性而仍然晦涩难懂。内质网(ER)应激与细胞能量代谢和精神疾病的进展有关。在本研究中,我们探讨了ER应激在OLZ诱导的血脂异常发展中的作用。招募了146名接受OLZ单药治疗的SCZ患者队列,并在基线以及治疗的第4周、第12周和第24周收集血液样本和临床数据。这项病例对照研究显示,OLZ治疗显著升高了伴有血脂异常的SCZ患者血清中内质网应激标志物GRP78、ATF4和CHOP的水平。在HepG2细胞中,OLZ(25, 50 μM)处理剂量依赖性地增强肝脏从头脂肪生成,伴随SREBPs的激活,并同时触发ER应激。通过牛磺熊去氧胆酸(TUDCA)和4-苯基丁酸(4-PBA)抑制ER应激可减轻OLZ在体外和体内诱导的脂质失调。此外,我们证明了ER应激期间PERK-CHOP信号的激活是OLZ触发肝脏异常脂质代谢的主要因素,表明PERK可能是改善OLZ介导的脂质功能障碍发展的潜在靶点。总之,ER应激抑制剂可能是针对OLZ诱导的SCZ血脂异常的一种潜在有效干预措施。

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
内质网应激是否参与并介导奥氮平诱导的血脂异常?其分子机制如何?
核心机制
奥氮平通过诱导内质网应激,激活PERK-CHOP信号通路,进而上调SREBPs(SREBP1c和SREBP2)的表达,促进肝脏从头脂肪生成,最终导致血脂异常。
主要证据
临床队列显示血脂异常患者血清ER应激标志物升高;体外HepG2细胞中OLZ诱导ER应激和SREBPs激活,ER应激抑制剂(TUDCA和4-PBA)逆转脂质积累;体内小鼠模型中4-PBA改善OLZ诱导的脂质紊乱;PERK激动剂加重、拮抗剂或敲低减轻OLZ效应。
研究意义
作者提出内质网应激抑制剂或靶向PERK可能是改善奥氮平诱导的血脂异常的潜在干预策略。

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

临床病例对照研究

评估OLZ治疗的精神分裂症患者中血脂异常与ER应激标志物的关联

招募146名接受OLZ单药治疗的SCZ患者,在基线、4周、12周和24周收集血液样本和临床数据,检测血脂和ER应激标志物(GRP78、ATF4、CHOP)水平,并进行多元逻辑回归分析

2

体外HepG2细胞实验

验证OLZ对肝脏细胞脂肪生成和ER应激的影响

用OLZ(25, 50 μM)处理HepG2细胞48小时,检测脂滴积累、TG含量、ER应激标志物和脂肪生成相关蛋白表达

3

ER应激抑制实验

验证抑制ER应激是否能减轻OLZ诱导的脂质紊乱

在HepG2细胞中,OLZ与ER应激抑制剂TUDCA或4-PBA共处理48小时,检测脂滴积累和脂肪生成相关蛋白表达;在动物实验中,OLZ与4-PBA联合给药8周,评估血脂和肝脏脂肪变

4

PERK信号通路调控实验

验证PERK-CHOP信号是否介导OLZ诱导的SREBPs激活和脂肪生成

使用PERK激动剂CCT020312和拮抗剂GSK2606414处理HepG2细胞,并利用shRNA敲低PERK,检测脂滴积累和信号通路蛋白表达;在小鼠中使用肝脏特异性AAV敲低PERK,评估OLZ诱导的代谢紊乱

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
DMEM培养基Hyclone--
胎牛血清BI04-001-1ACS
奥氮平Sigma-Aldrich132539-06-1
衣霉素MCEHY-A0098
牛磺熊去氧胆酸MCEHY-19696
4-苯基丁酸MCEHY-A0281
CCT020312MCEHY-119240
GSK2606414MCEHY-18072
TRIzol试剂Invitrogen--
高容量cDNA逆转录试剂盒TAKARARR047A
TB GreenTAKARARR820A
抗GRP78抗体HUABIOM1506-2
抗PERK抗体InvitrogenPA5-79193
抗磷酸化PERK抗体InvitrogenPA5-40294
抗EIF2A抗体CST#5324
抗磷酸化EIF2A抗体CST#3098
抗ATF4抗体CST#11815
抗CHOP抗体ImmunowayYM3668
抗SREBP1抗体Abcamab28481
抗SREBP2抗体Abcamab30682
抗FAS抗体Abcamab22759
抗SCD1抗体CST#3098
抗HMGCR抗体HUABIOET1702-41
抗β-微管蛋白抗体HUABIOSR2504
抗兔IgGHUABIOHA1031
抗小鼠IgGHUABIOHA1006
抗ATF6-α抗体SantaSC-166659
抗XBP-1抗体SantaSC-8015
抗CD36抗体HUABIOET1701-24
抗FABP4抗体HUABIOET1703-98
抗ATGL抗体HUABIORT1058
抗CPT1A抗体ImmunowayYN3388
小鼠抗兔IgG(构象特异性)CST#3678
兔IgGAbcamab172730
抗体偶联磁珠Bio-Rad1614023
Alexa Fluor 488偶联IgGHUABIOHA1121
DAPIBeyotimeC1005
GRP78 ELISA试剂盒SinobestbioYX-071816H
ATF4 ELISA试剂盒SinobestbioYX-070408H
CHOP ELISA试剂盒SinobestbioYX-030815H
甘油三酯检测试剂盒SinobestbioYX-W-8408
总胆固醇检测试剂盒SinobestbioYX-W-B409
高密度脂蛋白检测试剂盒MLBIOml092766
低密度脂蛋白检测试剂盒MLBIOml063218
油红O溶液SolarbioG1260
核浆蛋白提取试剂盒SolarbioR0050
非变性蛋白提取试剂盒SolarbioR0030
MTT试剂----
全自动生化分析仪AU680Beckman--
倒置显微镜DMI3000Leica--
透射电子显微镜HT7700HITACHI--
IX71荧光显微镜Olympus--
5300生物分析仪Agilent--
Nanodrop 2000----

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
临床研究
患者纳入标准、OLZ剂量、随访时间点、血脂异常定义、ER应激标志物检测方法
阅读提示:Materials and methods - Patients study
细胞实验
HepG2细胞培养条件、OLZ浓度及处理时间、ER应激阳性对照浓度、ER应激抑制剂浓度
阅读提示:Materials and methods - Cell culture and treatment
动物实验
小鼠品系、性别、年龄、OLZ给药剂量和频率、4-PBA剂量、给药周期
阅读提示:Materials and methods - Animal experiments
PERK敲低实验
shRNA靶序列、慢病毒或AAV载体、注射剂量和途径、敲低效率验证
阅读提示:Materials and methods - Cell transfection and hepatic-specific PERK knockdown