敲低肝细胞Perilipin-3减轻小鼠肝细胞CGI-58缺失引起的肝脏脂肪变性和脂肪性肝炎

Knockdown of hepatocyte Perilipin-3 mitigates hepatic steatosis and steatohepatitis caused by hepatocyte CGI-58 deletion in mice.

作者信息Xinyu Bao, Xiaogen Ma, Rongfeng Huang, Jianghui Chen, Haoran Xin, Meiyu Zhou, Lihua Li, Shifei Tong, Qian Zhang, Guanghou Shui, Fang Deng, Liqing Yu, Min-Dian Li, Zhihui Zhang
PMID36107452
发布时间2022-12-26
DOI10.1093/jmcb/mjac055

实验完整度

包含体内小鼠模型(AAV介导的肝细胞特异性基因敲除和敲低)和体外细胞实验(AML-12细胞siRNA敲低),并进行组织学、生化、基因表达及蛋白水平等功能验证。

主要模型

CGI-58flox/flox小鼠(肝细胞特异性敲除CGI-58,联合敲低Plin3) AML-12小鼠肝细胞系

重点核对

AAV2/8载体经尾静脉注射,剂量1E+12病毒基因组,6周龄小鼠 高脂饮食(60 kcal%脂肪,Research Diets #D12492)喂养6周 肝细胞特异性启动子(hTBG)驱动Cre和miRNA表达 每组5只雌性小鼠 实验终点:血清ALT/AST、肝脏甘油三酯含量、组织学评分

摘要

比较基因鉴定-58(CGI-58),也称为含有5的α/β水解酶结构域,是脂肪甘油三酯脂肪酶的共激活因子,该酶水解储存在胞质脂滴中的甘油三酯。CGI-58基因突变导致Chanarin-Dorfman综合征(CDS),一种常染色体隐性中性脂质贮积病伴鱼鳞病。CDS的肝脏病理表现为脂肪变性和脂肪性肝炎,目前尚无有效治疗方法。Perilipin-3(Plin3)是脂滴生物发生所必需的Perilipin–ADRP–TIP47蛋白家族成员。本研究的目的是检验一个假设,即删除一个主要的脂滴蛋白可减轻肝细胞CGI-58缺乏引起的脂肪肝发病机制。成年CGI-58-floxed小鼠注射腺相关载体,该载体在肝细胞特异性启动子控制下同时表达Cre重组酶和针对Plin3的microRNA,随后高脂饮食喂养6周。然后从这些动物中收集肝脏和血液样本进行组织学和生化分析。肝细胞中Plin3敲低阻止了肝细胞CGI-58缺乏引起的脂肪变性、脂肪性肝炎和坏死性凋亡。我们的工作首次表明,抑制肝细胞中的Plin3足以减轻小鼠肝细胞CGI-58缺乏诱导的肝脏脂肪变性和脂肪性肝炎。

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
肝细胞中敲低脂滴包被蛋白Plin3是否能够减轻由肝细胞CGI-58缺乏引起的小鼠肝脏脂肪变性和脂肪性肝炎。
核心机制
Plin3敲低通过减少脂滴生物发生和脂肪酸摄取,而非改善线粒体功能,来抑制脂质积累,并抑制坏死性凋亡(降低MLKL磷酸化和RIPK3水平)。
主要证据
在肝细胞特异性CGI-58敲除小鼠中,通过AAV介导的miR-Plin3敲低Plin3,显著降低肝脏甘油三酯含量、减轻脂肪变性、改善血清ALT/AST水平,并降低炎症和纤维化基因表达;在AML-12细胞中,siRNA敲低Plin3减少脂滴沉积。
研究意义
研究首次证明抑制肝细胞Plin3足以减轻CGI-58缺乏和高脂饮食诱导的脂肪肝和NASH,为靶向脂滴形成防治脂肪肝提供了概念验证。

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

建立小鼠模型

验证肝细胞特异性敲除CGI-58并同时敲低Plin3的效果。

将表达Cre重组酶和miR-Plin3或miR-NC的AAV2/8载体经尾静脉注射到CGI-58flox/flox小鼠(6周龄),5天后给予HFD喂养6周。

2

验证敲低和敲除效率

确认Plin3 mRNA和蛋白水平以及CGI-58缺失效果。

通过RT-qPCR和Western blot检测肝脏中Plin3、CGI-58及 perilipin 家族蛋白水平。

3

评估肝脏脂质积累

确定Plin3敲低对CGI-58缺失诱导的肝脏脂肪变性的影响。

通过肝脏大体外观、H&E和Oil Red O染色以及肝脏甘油三酯定量评估脂质积累。

4

评估肝脏损伤和炎症

检测Plin3敲低对肝损伤和脂肪性肝炎的影响。

测量血清ALT/AST水平,并检测肝脏炎症和纤维化相关基因表达。

5

验证细胞自主效应

在体外验证Plin3敲低对肝细胞脂滴形成的影响。

在AML-12细胞中转染siPlin3,用油酸处理诱导脂滴,通过Bodipy染色和Western blot检测。

6

检测细胞死亡通路

明确Plin3敲低对细胞凋亡和坏死性凋亡的影响。

通过Western blot检测凋亡相关蛋白(cleaved caspase 3)和坏死性凋亡相关蛋白(MLKL磷酸化、RIPK3)的表达。

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
AAV2/8载体Taitool Bioscience--
60千卡%高脂饮食Research DietsD12492
葡萄糖MACKLING6172
重组人胰岛素ProcellPB180432
油红O试剂SigmaO0625
甘油三酯检测试剂盒Abcamab65336
糖原检测试剂盒Abcamab65620
胆固醇检测试剂盒Abcamab65390
蛋白酶抑制剂RocheCOUEDTAF-RO
磷酸酶抑制剂RochePHOSS-RO
TRIzol试剂Invitrogen15596026
DMEM/F12培养基ProcellCM-0602
Lipofectamine 3000转染试剂InvitrogenL3000008
油酸SigmaO1008
二甲亚砜BosterPYG0040
Bodipy 493/503染料InvitrogenD3922
DAPI染料BeyotimeC1005
Eastep Super总RNA提取试剂盒PromegaLS1040
GoScript逆转录混合液Promega--
iTaq通用SYBR Green SupermixBio-Rad1725124
PVDF膜Bio-Rad1620177
ECL化学发光底物Bio-Rad1705062
抗体去除液BeyotimeP0025B
Cleaved caspase 3抗体Cell Signaling Technology9664S
RIPK3抗体Cell Signaling Technology95702S
OGT抗体Cell Signaling Technology24083
β-微管蛋白抗体Cell Signaling Technology2128S
HSP60抗体Cell Signaling Technology12165
HSP70抗体Cell Signaling Technology46477
HRP标记的抗兔IgGCell Signaling Technology7074
HRP标记的抗小鼠IgGCell Signaling Technology7076
PLIN2抗体ProteinTech15294-1-AP
PLIN3抗体ProteinTech10694-1-AP
PLIN5抗体ProteinTech26951-1-AP
CGI-58抗体NovusNB110-41576
p-MLKL抗体Abcamab196436
ATGL抗体AbclonalA5126
HSL抗体AbclonalA15686
p-HSL S563抗体AbclonalAP0851
p-HSL S660抗体AbclonalAP0853

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
小鼠模型
雌性CGI-58flox/flox小鼠,6周龄,尾静脉注射AAV2/8载体(1E+12 V.G.),肝细胞特异性启动子hTBG驱动Cre和miRNA表达;高脂饮食(60 kcal%脂肪)喂养6周;每组n=5。
阅读提示:Materials and methods - Animal studies;Figure 1A
敲低效率验证
miR-Plin3敲低效率:mRNA>84%,蛋白降低89%,且不影响Plin2和Plin5 mRNA;CGI-58蛋白几乎检测不到。
阅读提示:Results - 第一段;Figure 1B和1C
肝脏脂质分析
肝脏甘油三酯含量(使用Abcam试剂盒ab65336),组织学染色(H&E、油红O、PAS),肝脏大体外观。
阅读提示:Materials and methods - Histology and blood chemistry tests;Liver triglyceride quantification;Figure 2
肝损伤指标
血清ALT和AST水平(生化分析),肝脏炎症和纤维化基因表达(RT-qPCR)。
阅读提示:Materials and methods - Blood chemistry tests;Results - 第三段;Figure 3