Atg5缺陷间充质干细胞通过加速肝细胞生长因子分泌保护非酒精性脂肪肝

Atg5-deficient mesenchymal stem cells protect against non-alcoholic fatty liver by accelerating hepatocyte growth factor secretion.

作者信息Caifeng Zhang, Juanjuan Ji, Xuefang Du, Lanfang Zhang, Yaxuan Song, Yuyu Wang, Yanan Jiang, Ke Li, Tingmin Chang
PMID39627775
发布时间2024-12-03
DOI10.1186/s12964-024-01950-x

实验完整度

包含体外细胞共培养、慢病毒基因敲低、动物模型移植、组织学及分子机制验证等多个独立证据层级。

主要模型

人脂肪来源间充质干细胞 HepG2细胞 AML12细胞 高脂饮食诱导的NAFLD小鼠模型

重点核对

shRNA慢病毒敲低Atg5和HGF的效率 游离脂肪酸诱导肝细胞脂质蓄积的浓度(400 μM)和处理时间(24 h) MSCs与肝细胞共培养的比例和时长 MSCs移植剂量(1×10^6细胞/只)及注射间隔(2周一次,共3次) 3-MA预处理MSCs的浓度(5 mM)及时间

摘要

背景/目的:间充质干细胞(MSCs)在治疗肝病(如非酒精性脂肪肝病(NAFLD))方面显示出有前景的治疗潜力。基因修饰已被用于增强MSCs的特性以进行更有效的疾病治疗。在此,我们展示了关于Atg5缺陷的人脂肪来源MSCs的研究结果,探讨其在NAFLD中的治疗作用及相关机制。方法:在体外,采用慢病毒转导利用短发夹RNA(shRNA)下调人脂肪来源MSCs中的Atg5或HGF。随后进行实验评估细胞衰老、增殖、细胞周期、凋亡及其他相关方面。在体内,通过高脂饮食(HFD)喂养建立非酒精性脂肪肝小鼠模型,并通过血清学、生化和病理学分析评估MSCs移植的效果。结果:我们的研究结果表明,Atg5缺陷的MSCs表现出更高的增殖活性。随后将MSCs与肝细胞共培养,并将Atg5缺陷的MSCs移植到NAFLD小鼠模型中,证明它们能够通过调节AMPKα/mTOR/S6K/Srebp1通路有效减少NAFLD疾病模型中的脂质蓄积。此外,我们观察到Atg5缺陷通过促进再循环内体(RE)的产生增强了肝细胞生长因子(HGF)的分泌。最后,我们的研究揭示了3-MA预处理的MSCs可通过促进HGF的分泌来改善NAFLD的特征。结论:我们的研究结果表明,Atg5缺陷的MSCs通过加速HGF分泌来保护NAFLD。这表明Atg5基因修饰的MSCs可能代表一种治疗NAFLD的有前景的策略。

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
Atg5缺陷的间充质干细胞能否以及如何改善非酒精性脂肪肝病?
核心机制
Atg5缺陷通过促进再循环内体的产生增强肝细胞生长因子(HGF)的分泌,进而调节AMPKα/mTOR/S6K/Srebp1通路,抑制脂质合成并改善NAFLD。
主要证据
体外共培养和体内移植实验显示,Atg5缺陷的MSCs减少肝细胞和肝脏中的脂质蓄积,降低脂质合成相关基因表达,并增加HGF分泌;敲低HGF逆转其保护作用。
研究意义
研究表明Atg5基因修饰的MSCs可能成为治疗NAFLD的一种有前景的策略,为基于MSCs的代谢性肝病治疗提供了新的实验数据和策略。

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

构建Atg5缺陷的MSCs并验证其细胞生物学特性

评估Atg5缺陷对MSCs增殖、衰老、凋亡和细胞周期的影响。

使用慢病毒载体转染人脂肪来源MSCs敲低Atg5,通过CCK-8、EdU、SA-β-gal染色、流式细胞术检测细胞增殖、衰老、周期和凋亡。

2

体外共培养验证肝细胞脂质蓄积的变化

检测Atg5缺陷的MSCs对肝细胞脂质代谢的影响。

将MSCs与HepG2或AML12细胞共培养,FFAs处理后检测脂质蓄积和脂质合成基因表达。

3

体内移植验证Atg5缺陷MSCs对NAFLD的改善作用

验证Atg5缺陷的MSCs移植对高脂饮食诱导的NAFLD小鼠的代谢改善效果。

在高脂饮食诱导NAFLD小鼠模型中,通过尾静脉移植MSCs,分析血清生化、肝脏组织学及基因表达。

4

机制验证:Atg5缺陷增强HGF分泌及再循环内体途径

探究Atg5缺陷增强HGF分泌的机制,并验证其依赖于再循环内体。

通过ELISA检测MSCs分泌因子,Western blot和免疫荧光检测再循环内体标志物及HGF表达,并使用药物3-MA和CQ抑制自噬不同步骤。

5

验证HGF是关键效应因子

证明Atg5缺陷MSCs的保护作用依赖于HGF的分泌。

构建Atg5和HGF双敲低的MSCs(MSCshAtg5/HGF),在体内移植后比较其与MSCshAtg5的效果差异。

6

3-MA预处理MSCs验证改善NAFLD

验证通过药物抑制自噬早期形成增强HGF分泌的MSCs是否也能改善NAFLD。

使用3-MA预处理MSCs,检测HGF分泌和再循环内体表达,并在体内模型观察其治疗效果。

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Gibco--
青霉素/链霉素Gibco--
油酸SigmaO1008
棕榈酸SigmaP5585
3-甲基腺嘌呤SelleckS2767
氯喹SelleckS6999
高脂饮食TrophicTP23300
正常饲料TrophicLAD3001M
脂质体3000ThermoL3000015
shRNA质粒Santa Cruzsc-37111, sc-45924, sc-41445
TRIzol试剂TiangenDP424
PrimerScript逆转录试剂盒TiangenKR116
SYBR Green试剂盒TiangenFP201
RIPA裂解液SolarbioR0010
蛋白酶抑制剂SolarbioP6730
磷酸酶抑制剂SolarbioP1260
BCA蛋白定量试剂盒SolarbioPC0020
PVDF膜----
LC3B一抗Cell Signaling Technology#3868
p62一抗Cell Signaling Technology#39749
SCD1一抗Cell Signaling Technology#2794
Fas一抗Cell Signaling Technology#3180
mTOR一抗Cell Signaling Technology#2983
p-mTOR一抗Cell Signaling Technology#5586
p70S6k一抗Cell Signaling Technology#2708
p-p70S6k一抗Cell Signaling Technology#9234
Ampkα一抗Cell Signaling Technology#58313
p-Ampkα一抗Cell Signaling Technology#50081
HGF一抗Proteintech26881-1-AP
EEA1一抗Proteintech68065-1-Ig
Rab11a一抗Proteintech67902-1-Ig
Rab5a一抗Proteintech66339-1-Ig
Rab7a一抗Proteintech55469-1-AP
LAMP1一抗Proteintech67300-1-Ig
Srebp1一抗absinabs131802
β-微管蛋白一抗absinabs171597
Gapdh一抗absinabs173393
山羊抗兔二抗absin#abs20040
山羊抗小鼠二抗absin#abs20039
CoraLite488标记山羊抗兔二抗Proteintech#SA00013-2
CoraLite594标记山羊抗兔二抗Proteintech#SA00013-4
细胞周期检测试剂盒BeyotimeC-1052
FITC-Annexin V和碘化丙啶BeyotimeC1062L
衰老β-半乳糖苷酶染色试剂盒BeyotimeC0602
BeyoClick EdU-555BeyotimeC0075S
尼罗红Sigma--
三诺血糖仪Sinocare--
ALT检测试剂盒Nanjing JianchengC009
AST检测试剂盒Nanjing JianchengC010
甘油三酯检测试剂盒Nanjing JianchengA110
人血管生成素/VEGF/HGF/bFGF和Ang-2 ELISA试剂盒Boster--

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
细胞培养与处理
MSCs培养条件(DMEM+10% FBS)、肝细胞培养条件(H-DMEM+10% FBS)、FFAs处理浓度400 μM及时间24 h、3-MA处理浓度5 mM、CQ处理浓度10 mM。
阅读提示:见Materials and methods中'Cell culture and treatment'部分
慢病毒感染
shRNA质粒(shAtg5, shHGF, shGfp)及来源、转染试剂Lipofectamine 3000、病毒感染比例1:1、嘌呤霉素筛选。
阅读提示:见Materials and methods中'Lentivirus infections'部分
共培养实验
Transwell规格(24mm直径,0.4μm孔径)、细胞数量(5×10^5肝细胞/下室,1×10^5 MSCs/上室)、共培养时间24 h、FFAs添加。
阅读提示:见Materials and methods中'Coculturing of cells'部分
动物模型建立与移植
小鼠品系、性别、年龄、饲料(HFD配方)、HFD喂养时长、移植细胞数(1×10^6)、注射间隔(2周)、注射次数(3次)、末次注射后处死时间(4周)。
阅读提示:见Materials and methods中'Animals and treatment'部分
分子检测
抗体列表及稀释度未明确说明、qPCR引物序列见补充表S1、内参基因(GAPDH, β-tubulin)、Western blot上样量及曝光条件未明确说明。
阅读提示:见Materials and methods中'Western blot analysis'和'Quantitative real-time PCR analysis'部分