维生素D通过双重激活自噬和抑制肝窦内皮细胞焦亡来减轻2型糖尿病-代谢功能障碍相关脂肪性肝病中的肝窦毛细血管化

Vitamin D Attenuates Hepatic Sinusoidal Capillarization in Type 2 Diabetes Mellitus- Metabolic Dysfunction-Associated Fatty Liver Disease via Dual Autophagy Activation and Pyroptosis Suppression in Liver Sinusoidal Endothelial Cells.

作者信息Panpan Jiang, Yang Liu, Juxiang Liu, Jinxing Quan
PMID40564179
发布时间2025-06-13
DOI10.3390/biomedicines13061459

实验完整度

包含体外HLSECs实验(高糖诱导、药物干预、shRNA敲低VDR)、体内db/db小鼠MAFLD模型实验,以及电镜、Western blot等验证手段,涉及功能及机制验证。

主要模型

人肝窦内皮细胞(HLSECs) db/db小鼠MAFLD模型

重点核对

高糖浓度25 mM及处理时间24小时 1,25(OH)2D3浓度100 nM VDR敲低(shVDR-96710)验证 Bafilomycin A1 (10 nM)、MCC950 (1 μM)、Compound C (10 μM)、rapamycin (20 nM)处理 小鼠维生素D剂量(25、1000、5000 IU/3600 kcal)及12周喂养时间

摘要

背景/目的:代谢功能障碍相关脂肪性肝病(MAFLD)与2型糖尿病(T2DM)密切相关,T2DM是MAFLD进展的关键驱动因素。虽然维生素D(VD)对MAFLD具有保护作用,但其影响MAFLD相关肝窦内皮细胞(LSEC)毛细血管化的潜在机制尚待阐明。本研究旨在探讨维生素D如何改善T2DM相关MAFLD中的LSEC毛细血管化。方法:按照既定方案培养人肝窦内皮细胞(HLSECs)。在高糖(HG)诱导的HLSECs中给予1,25(OH)2D3干预后,检测肝窦毛细血管化相关蛋白(LN、PLVAP)、自噬和焦亡水平的变化。观察细胞脂质积累和窗孔结构的变化。在HLSECs中加入Bafilomycin A1、MCC950、compound C和雷帕霉素后,探讨1,25(OH)2D3的治疗机制。在给MAFLD模型小鼠补充VD后,进一步验证VD对MAFLD的治疗机制。结果:HG可诱导HLSEC的毛细血管化和脂质积累,增加焦亡水平,同时降低自噬水平。维生素D通过激活AMPK-mTOR轴(上调p-AMPK和下调mTOR)减轻高糖诱导的焦亡(通过抑制GSDMD/NLRP3)和自噬抑制,并改善脂质积累和肝窦毛细血管化。在MAFLD小鼠模型中,补充VD可诱导自噬,抑制焦亡和毛细血管化,并改善MAFLD。结论:这些结果首次证明,VD通过双重机制减轻LSEC功能障碍:激活AMPK依赖性自噬和抑制焦亡,为VD治疗MAFLD相关窦性病理提供了治疗依据。

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
维生素D是否通过调节自噬和焦亡改善高糖诱导的肝窦内皮细胞毛细血管化及MAFLD?
核心机制
维生素D通过VDR激活AMPK-mTOR信号通路,诱导自噬并抑制NLRP3/Caspase-1/GSDMD介导的焦亡,从而减轻肝窦内皮细胞损伤和毛细血管化。
主要证据
体外HLSECs实验显示1,25(OH)2D3可逆转高糖诱导的LN上调、PLVAP下调、脂质积累及焦亡增加,并通过mRFP-GFP-LC3验证自噬流恢复;VDR敲低消除其保护作用;体内db/db小鼠实验证实VD补充可改善肝脂肪变性和肝窦超微结构。
研究意义
本研究首次揭示VD通过激活自噬和抑制焦亡的双重机制保护LSEC,为VD治疗2型糖尿病合并MAFLD提供理论依据。

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

体外HLSECs高糖损伤模型建立

模拟MAFLD的核心代谢紊乱特征,诱导肝窦内皮细胞毛细血管化。

将HLSECs暴露于不同浓度D-葡萄糖(5.5、11、16.5、25、30 mM)处理12、24或48小时,Western blot检测LN和PLVAP表达以确定最佳条件。

2

维生素D对高糖诱导HLSECs的保护作用评估

评估1,25(OH)2D3对高糖诱导的HLSEC毛细血管化、脂质积累和细胞活力的影响。

HLSECs以不同浓度1,25(OH)2D3(1、10、100 nM)预处理1小时,再暴露于25 mM HG 24小时,检测细胞活力、LN/PLVAP表达、脂质积累及窗孔结构。

3

焦亡抑制验证

验证1,25(OH)2D3是否通过抑制NLRP3介导的焦亡来保护HLSECs。

使用NLRP3抑制剂MCC950(1 μM)处理HG诱导的HLSECs,检测焦亡相关蛋白(NLRP3、Caspase-1 p20、GSDMD-N)、炎症因子(IL-1β、IL-18)和毛细血管化标志物(LN、PLVAP)的变化。

4

自噬诱导验证

验证1,25(OH)2D3是否通过诱导自噬来保护HLSECs,并探讨自噬对焦亡的影响。

使用自噬抑制剂Bafilomycin A1(10 nM)或自噬激动剂rapamycin(20 nM)处理HG诱导的HLSECs,检测自噬标志物(LC3-II、P62)及自噬流(mRFP-GFP-LC3),并检测焦亡相关蛋白和毛细血管化指标。

5

VDR介导的机制验证

确认1,25(OH)2D3的作用依赖于VDR,并探索AMPK/mTOR信号通路。

使用VDR shRNA敲低HLSECs中VDR表达,检测1,25(OH)2D3对自噬、焦亡及毛细血管化相关蛋白的影响;并使用AMPK抑制剂Compound C(10 μM)或rapamycin处理,检测AMPK、mTOR磷酸化水平及下游效应。

6

体内MAFLD小鼠模型验证

在db/db小鼠MAFLD模型中验证维生素D补充对肝脏病理和肝窦毛细血管化的改善作用。

将db/db小鼠随机分为VD缺乏(25 IU/3600 kcal)、VD正常(1000 IU/3600 kcal)和VD补充(5000 IU/3600 kcal)三组,喂养12周后分析血清生化、肝脏组织学(HE、Oil Red O)、透射电镜及蛋白表达。

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
人肝窦内皮细胞Wuhan Sios Biotechnology Co., Ltd.--
原代内皮细胞完全培养基Procell--
CO2培养箱Thermo Fisher Scientific--
CCK-8试剂盒MeilunbioMA0218
酶标仪Thermo Fisher Scientific--
Droplite™工作液AAT Bioquest22735
DAPIBOSTERAR1176
荧光显微镜Olympus--
IL-1β ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-H0149
IL-18 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-H0253
BCA蛋白定量试剂盒BOSTERAR1176
SDS-PAGE凝胶----
PVDF膜----
NLRP3抗体GeneTexGTX133569
Caspase-1抗体GeneTexGTX10322
GSDMD抗体Abcamab219800
LC3B抗体GeneTexGTX127375
P62抗体GeneTexGTX100685
LN抗体Abcamab277521
PLVAP抗体Abcamab127554
VDR抗体HUABIOET1704-09
AMPK抗体GeneTexGTX50863
磷酸化AMPK抗体GeneTexGTX52341
mTOR抗体GeneTexGTX101557
磷酸化mTOR抗体CST5536S
HRP标记二抗HUABIOHA1001
增强型ECL试剂盒MeilunbioMA0186
凝胶成像系统e-BLOT--
GAPDH抗体ImmunowayYM3215
扫描电子显微镜JSM-IT700HR--
透射电子显微镜JEOLJEM-1400FLASH
mRFP-GFP-LC3B腺病毒Hanheng--
激光扫描共聚焦显微镜ZeissLSM800
db/db小鼠GemPharmatechT002407DB
改良标准饲料Trophic Animal Feed High-tech Co., Ltd.--
LC3B抗体GeneTexGTX127375
P62抗体GeneTexGTX100685
NLRP3抗体AbmartTD7348
Caspase-1抗体GeneTexGTX101322
GSDMD抗体Abcamab219800
奥林巴斯显微镜Olympus--
全自动生化分析仪Chemray240/420/800
25(OH)D3 ELISA试剂盒Elabscience--
巴佛洛霉素A1----
MCC950----
Compound C----
雷帕霉素----

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
细胞培养与高糖诱导
HLSECs来源(武汉Sios生物科技有限公司);培养基(Procell低糖内皮完全培养基);高糖浓度(25 mM);处理时间(24小时)
阅读提示:Methods 2.1, 2.2
药物干预
1,25(OH)2D3浓度(100 nM);Bafilomycin A1(10 nM);MCC950(1 μM);Compound C(10 μM);rapamycin(20 nM)
阅读提示:Methods 2.2, 2.3, Results 3.2-3.5
VDR敲低
shRNA序列(shVDR-96710);转染后72小时
阅读提示:Methods 2.8, Appendix D
动物模型
db/db小鼠(6周龄,雄性);维生素D剂量(25、1000、5000 IU/3600 kcal);喂养12周
阅读提示:Methods 2.9
检测与统计
样本量(每组n=10);统计方法(one-way ANOVA, Bonferroni);显著性水平(p<0.05)
阅读提示:Methods 2.12