肝细胞特异性删除E1A刺激基因细胞抑制因子1通过激活应激激酶加重酒精性肝损伤

Hepatocyte-specific deletion of cellular repressor of E1A-stimulated genes 1 exacerbates alcohol-induced liver injury by activating stress kinases.

作者信息Miaomiao Wu, Fan Yin, Xiaoli Wei, Ruixue Ren, Chongqing Chen, Menghua Liu, Ruyu Wang, Liu Yang, Ruiqian Xie, Shanyue Jiang, Ziming Wang, Rui Liu, Wentao Xu, Xuefu Wang, Jing Li, Hua Wang
PMID35280676
发布时间2022-01-31
DOI10.7150/ijbs.67852

实验完整度

包含人体样本、两种小鼠酒精肝模型、细胞敲低/过表达及ASK1抑制剂回复实验,并进行了组织学、生化、分子等多层级验证。

主要模型

肝细胞特异性Creg1敲除小鼠(Creg1∆hep) Gao-binge酒精喂养小鼠模型 传统Lieber-DeCarli酒精喂养小鼠模型 AML-12小鼠肝细胞系

重点核对

Gao-binge模型中乙醇喂食10天后单次灌胃乙醇5 g/kg体重 传统模型中5%乙醇液体饲料喂养5周 AML-12细胞用100 mM乙醇处理 CREG1 siRNA和pEX3-CREG1表达质粒转染AML-12细胞 ASK1抑制剂GS-4997腹腔注射剂量3 mg/kg,连续7天

摘要

酒精相关性肝病(ALD)涵盖从单纯性脂肪变性到肝硬化和肝细胞癌的多种病理状态,是一个全球性的健康问题。目前,ALD尚无有效的药物治疗方法。我们先前已证明衰老会加重ALD的发病机制,但其潜在机制仍知之甚少。E1A刺激基因细胞抑制因子1蛋白(CREG1)是一种最近发现的小分子糖蛋白,通过促进细胞衰老和激活应激激酶参与衰老过程。因此,本研究旨在探讨衰老相关的CREG1在ALD发病机制中的作用及CREG1作为潜在治疗靶点的可能性。ALD患者的肝组织和血清CREG1蛋白水平升高。在高加索暴饮酒精喂养小鼠模型中也观察到肝CREG1蛋白和mRNA水平升高。肝细胞中Creg1基因的遗传缺失(Creg1∆hep)显著加重了乙醇诱导的肝损伤、凋亡、脂肪变性和炎症。与野生型小鼠相比,Creg1∆hep小鼠在酒精喂养后肝应激激酶如凋亡信号调节激酶1(ASK1)、c-Jun N末端激酶(JNK)和p38的磷酸化增加,而TGF-β激活激酶1(TAK1)或细胞外信号调节激酶(ERK)未受影响。在体外,乙醇处理提高了小鼠肝细胞AML-12细胞中ASK1、JNK和p38的磷酸化水平,这种升高在CREG1敲低时进一步增强,但在CREG1过表达时减弱。最后,用ASK1抑制剂治疗可消除Creg1∆hep小鼠中乙醇诱导的肝损伤以及上调的肝脏脂肪生成、促炎基因和应激激酶。综上所述,我们的数据表明,CREG1通过抑制ASK1-JNK/p38应激激酶通路来保护酒精性肝损伤和炎症,且CREG1是ALD的潜在治疗靶点。

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
探究衰老相关蛋白CREG1在酒精相关性肝病发病机制中的作用及其作为治疗靶点的潜力。
核心机制
CREG1通过抑制ASK1-JNK/p38应激激酶信号通路保护肝脏免受酒精性损伤。
主要证据
肝细胞特异性敲除Creg1加重乙醇诱导的肝损伤、凋亡、脂肪变性和炎症,并增加ASK1/JNK/p38磷酸化;细胞实验证实CREG1敲低增强、过表达减弱乙醇诱导的ASK1/JNK/p38磷酸化;ASK1抑制剂GS-4997可逆转Creg1缺失导致的加剧效应。
研究意义
研究表明CREG1-ASK1-JNK/p38轴参与ALD的调控,靶向CREG1可能是ALD预防和治疗的有前景策略。

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

临床样本检测CREG1表达

评估ALD患者与健康对照中CREG1的表达差异。

对ALD患者和健康对照的肝组织进行免疫组化染色检测CREG1,对醉酒者与健康个体血清进行ELISA检测CREG1。

2

小鼠模型验证CREG1表达

在Gao-binge酒精喂养小鼠模型中验证CREG1表达变化。

采用Gao-binge模型给予C57BL/6J小鼠酒精喂养,通过免疫组化、RT-qPCR和Western blot检测肝脏CREG1表达。

3

验证肝细胞特异性Creg1敲除

确认Creg1∆hep小鼠中CREG1在肝细胞中的缺失。

通过Western blot和RT-qPCR检测Creg1flox/flox和Creg1∆hep小鼠肝脏CREG1表达。

4

评估Creg1缺失对酒精性肝损伤的影响

确定肝细胞Creg1缺失对乙醇诱导的肝损伤、凋亡、脂肪变性和炎症的作用。

给予Creg1flox/flox和Creg1∆hep小鼠Gao-binge酒精喂养,检测血清ALT/AST、肝脏TG/TC、TUNEL染色、HE和油红O染色、免疫组化F4/80和MPO、ELISA检测细胞因子、Western blot检测相关蛋白。

5

传统模型验证

在长期慢性酒精喂养模型中验证CREG1的保护作用。

给予Creg1flox/flox和Creg1∆hep小鼠传统Lieber-DeCarli酒精喂养5周,检测肝损伤、脂肪变性和炎症指标。

6

细胞实验验证CREG1对ASK1-JNK/p38信号的影响

在细胞水平验证CREG1是否调控ASK1-JNK/p38磷酸化。

AML-12细胞转染CREG1 siRNA或pEX3-CREG1,然后用100 mM乙醇处理,Western blot检测ASK1、JNK、p38的磷酸化。

7

机制验证:ASK1抑制剂回复实验

验证CREG1的保护作用是否通过抑制ASK1实现。

给予乙醇喂养的Creg1∆hep小鼠腹腔注射ASK1抑制剂GS-4997,检测肝损伤、脂肪变性和炎症指标的改善情况。

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
验证细胞功能变化
验证免疫效应
验证机制链路

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM/F12培养基ProcellPM150310
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen--
Mindray全自动生化分析仪MindrayBS-350E
甘油三酯和总胆固醇检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute--
CREG1抗体Santa CruzSC-100695
MPO抗体Abcamab208670
F4/80抗体CST70076S
Pannoramic MIDI数字切片扫描仪3DHISTECHPannoramic MIDI
TUNEL Bright Green凋亡检测试剂盒Vazyme Biotech--
TNFα、IL-1β、IL-6 ELISA试剂盒Dakewei--
RIPA裂解液----
NanoDrop2000分光光度计Thermo Scientific--
PVDF膜Millipore--
ECL-plus化学发光试剂盒Thermo Scientific--
TRIzol试剂Invitrogen--
RT-qPCR试剂盒Takara, QIAGEN--
Pikoreal 96实时荧光定量PCR仪Thermo ScientificPikoreal 96

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
临床样本
ALD患者和健康对照的肝组织及血清样本,每组样本量(肝组织n=3,血清n=43)
阅读提示:Materials and methods: Human liver and serum samples; Figure 1A-B
动物模型
小鼠品系(C57BL/6J背景的Creg1flox/flox和Creg1∆hep小鼠),性别(雄性),年龄(8周龄),喂养方案(Gao-binge:10天5%乙醇液体饲料+第11天5g/kg乙醇灌胃;传统模型:5%乙醇液体饲料5周)
阅读提示:Materials and methods: Animal experiments; Supplementary Figures 1, 5
细胞实验
AML-12细胞系,乙醇处理浓度(100 mM),转染试剂(Lipofectamine 2000),siRNA和过表达质粒(pEX3-CREG1)
阅读提示:Materials and methods: Cell culture and treatment, Creg1 gene silencing and overexpression; Figure 6B-C
ASK1抑制剂实验
GS-4997剂量(3 mg/kg),给药途径(腹腔注射),给药时间(酒精喂养第4天开始,连续7天),对照组(DMSO)
阅读提示:Materials and methods: Animal experiments; Figure 7
检测指标
血清ALT/AST、肝脏TG/TC、TUNEL、HE、油红O、F4/80、MPO、ELISA细胞因子、Western blot蛋白磷酸化
阅读提示:Figure legends 2-7