弗林蛋白酶通过调控PTEN-L/PINK1/parkin介导的线粒体自噬抑制肝星状细胞活化并改善小鼠肝纤维化

Furin inhibits HSCs activation and ameliorates liver fibrosis by regulating PTEN-L/PINK1/parkin mediated mitophagy in mouse.

作者信息Yan-Wei Song, Yu-Hua Zhu, Ming-Ze Ma
PMID40330431
发布时间2025-03-28
DOI10.1096/fba.2024-00221

实验完整度

包含体外细胞实验(原代HSCs、LX-2细胞)、体内CCl4诱导肝纤维化小鼠模型、IP/Co-IP、Western blot、免疫荧光、流式、ELISA等,功能与机制验证充分。

主要模型

原代小鼠肝星状细胞(HSCs) LX-2细胞(永生化人肝星状细胞系) CCl4诱导肝纤维化小鼠模型

重点核对

原代HSCs分离采用Nycodenz密度梯度离心法,培养于含20%FBS的低糖DMEM CCl4诱导肝纤维化:0.1mL CCl4/橄榄油(1:3)皮下注射,每周2次,共8周 Furin过表达通过尾静脉注射慢病毒载体,每周2次,与CCl4注射平行,共6周 LX-2细胞转染:Lipofectamine 2000,病毒上清感染,嘌呤霉素筛选 对照组为橄榄油皮下注射,空载体组为对照慢病毒尾静脉注射

摘要

肝星状细胞(HSCs)在肝纤维化进展中发挥重要作用;越来越多的证据表明线粒体自噬显著调节HSCs的活化。HSCs的线粒体自噬主要依赖于经典的PINK1/Parkin通路,该通路可被磷酸酶PTEN-long(PTEN-L)强烈调控。PTEN-L可被弗林蛋白酶(Furin)切割,导致其在肿瘤调控过程中的功能改变。然而,Furin与PTEN-L之间的相互作用对HSCs线粒体自噬的影响仍不清楚。因此,本研究旨在探讨Furin在HSCs活化和肝纤维化中的作用及其潜在机制。我们的结果显示,在HSCs活化和小鼠肝纤维化过程中,Furin表达明显上调。我们还发现,Furin处理可抑制原代HSCs的活化。此外,功能研究表明,Furin处理明显抑制LX-2细胞的增殖和迁移。进一步研究表明,Furin处理显著降低线粒体膜电位(MMP),而敲低PTEN-L表达产生了类似的效果。这些结果证明了Furin在促进HSCs线粒体自噬中发挥的作用,但导致HSCs持续性活化的抑制。此外,我们通过CCl4诱导方法构建了肝纤维化小鼠模型,发现Furin的强制表达可减轻CCl4诱导小鼠的肝纤维化。我们的发现为理解肝纤维化发生提供了新线索,并强调了Furin对肝纤维化的治疗潜力。

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
Furin是否通过调控PTEN-L/PINK1/Parkin介导的线粒体自噬抑制HSCs活化并改善肝纤维化?
核心机制
Furin与PTEN-L直接相互作用,促进PINK1/Parkin介导的线粒体自噬,从而抑制HSCs活化。
主要证据
体外:Furin处理抑制原代HSCs活化和LX-2细胞增殖、迁移,降低MMP,增加OPTN与Tom20共定位,降低ATP和COX,上调p-AMPK和PINK1,下调PTEN-L;PTEN-L敲低逆转Furin对α-SMA和Desmin的抑制作用。体内:CCl4诱导小鼠模型中Furin过表达减轻肝纤维化并增强肝组织线粒体自噬。Co-IP证实Furin与PTEN-L直接结合。
研究意义
为理解肝纤维化发生提供新线索,并提示Furin作为肝纤维化潜在治疗靶点。

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

检测Furin在肝硬化和HSC活化中的表达

明确Furin表达与肝纤维化及HSC活化的相关性

对人肝硬化肝组织和正常肝组织进行Furin免疫组化染色;分离小鼠原代HSCs,体外培养活化,用免疫荧光和Western blot检测Furin与α-SMA表达。

2

验证Furin对HSC活化、增殖和迁移的影响

评估Furin在体外对HSC功能的影响

用Furin处理原代HSCs,检测活化标志物;在LX-2细胞中过表达Furin,通过CCK-8和Transwell检测增殖和迁移。

3

验证Furin对HSC线粒体自噬的影响

探讨Furin是否促进HSC线粒体自噬

检测Tom20和OPTN共定位、线粒体膜电位、ATP和COX含量以及自噬相关蛋白表达。

4

验证Furin与PTEN-L的直接相互作用

确认Furin与PTEN-L在HSC中是否存在直接结合

在LX-2细胞中通过免疫共沉淀(Co-IP)验证Furin与PTEN-L、PTEN-L与PINK1的结合。

5

验证Furin抑制HSC活化是否依赖PTEN-L

确证Furin的作用机制依赖于PTEN-L

在LX-2细胞中设置四种处理(NC、NC+TGF-β、TGF-β+Furin OV、TGF-β+Furin OV+PTEN-L KO),检测α-SMA和Desmin表达。

6

评估Furin在体内的抗纤维化作用

验证Furin在体内能否缓解肝纤维化

利用CCl4诱导小鼠肝纤维化模型,通过尾静脉注射Furin过表达慢病毒,检测肝组织纤维化程度和线粒体自噬标志物。

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Gibco--
胎牛血清----
抗α-SMA抗体Sigma AldrichA2547
抗Furin抗体Abcamab3467
天狼星红染色试剂盒Abcamab150681
Masson三色染色试剂盒BeyotimeC0189S
TRIzol试剂TakaraT9108
逆转录试剂盒TakaraRR047A
SYBR Green实时荧光定量PCR预混液TakaraRR820A
BCA蛋白定量----
硝酸纤维素膜----
Alexa Fluor 680偶联二抗Life Technologies--
Odyssey成像系统LI-COR--
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen--
聚凝胺----
抗Tom20抗体Abcamab186735
抗OPTN抗体Abcamab313418
抗HSP60抗体Abcamab59457
DAPI染色液----
Pierce™免疫沉淀裂解缓冲液ThermoFisher Scientific--
JC-1线粒体膜电位检测试剂盒Abcamab288313
人COX ELISA试剂盒FANKEWF10842-B
人ATP ELISA试剂盒FANKEWF1967-B
CCK-8细胞计数试剂盒Dojindo--
胰蛋白酶----
HRP-DAB底物显色试剂----

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
原代HSC分离与培养
小鼠品系与周龄:C57野生型;分离方法:Nycodenz密度梯度离心;培养条件:低糖DMEM+20%FBS,37°C,5%CO2
阅读提示:Materials and Methods, 2.2节
LX-2细胞培养与处理
培养条件:高糖DMEM+10%FBS;处理剂量:Furin处理组、TGF-β浓度(未明确说明)
阅读提示:Materials and Methods, 2.2节及相关图注
CCl4诱导肝纤维化模型
小鼠品系:C57BL/6J,6周,20-22g;注射方式:皮下注射0.1mL CCl4/橄榄油(1:3)/100g,每周2次,共8周;对照组:橄榄油
阅读提示:Materials and Methods, 2.8节
慢病毒过表达Furin
载体:pCDH-CMV-MCS-EF1-CopGFP-T2A-Puro;包装细胞:HEK-293T;转染试剂:Lipofectamine 2000;感染时间:24h;筛选:嘌呤霉素;体内注射:尾静脉,每周2次,共6周
阅读提示:Materials and Methods, 2.7节和2.8节
线粒体自噬检测
检测指标:MMP(JC-1)、ATP、COX、Tom20/OPTN共定位;处理分组:TGF-β+Furin、TGF-β+NC;染色时间:75min
阅读提示:Materials and Methods, 2.9节、2.11节、2.12节及相关图注
免疫共沉淀(Co-IP)
抗体:Furin抗体、PTEN-L抗体、PINK1抗体;使用Protein A/G琼脂糖珠;裂解液:Pierce™ IP裂解缓冲液
阅读提示:Materials and Methods, 2.10节