非酒精性脂肪性肝炎发病机制中的新型NEDD4L-TXNIP-CHOP轴

A novel NEDD4L-TXNIP-CHOP axis in the pathogenesis of nonalcoholic steatohepatitis.

作者信息Qian Guo, Mingyang Xin, Qingchun Lu, Dechun Feng, Vicky Yang, Lee F Peng, Kelly A Whelan, Wenhui Hu, Sheng Wu, Xiaofeng Yang, Hong Wang, Brad S Rothberg, Ana M Gamero, Glenn S Gerhard, Bin Gao, Ling Yang
PMID37153733
发布时间2023-04-09
DOI10.7150/thno.81192

实验完整度

包含四种NASH小鼠模型、原代肝细胞分离、体外细胞系实验、免疫共沉淀、泛素化检测、体内基因敲低与过表达、组织学分析等多层级验证。

主要模型

MCD饮食诱导的NASH小鼠模型 CDAHFD饮食诱导的NASH小鼠模型 GAN饮食诱导的NASH小鼠模型 年龄相关的NASH小鼠模型(老年GAN饮食)

重点核对

NASH小鼠模型中TXNIP蛋白累积 NEDD4L表达降低与TXNIP泛素化受损 TXNIP与CHOP蛋白的相互作用 Txnip敲低对CHOP蛋白及下游凋亡通路的影响 Txnip敲低对肝组织病理学(凋亡、炎症、纤维化)的改善

摘要

背景:非酒精性脂肪性肝炎(NASH)是全世界慢性肝病的主要原因。临床上迫切需要确定NASH治疗的潜在治疗靶点。硫氧还蛋白相互作用蛋白(Txnip)是一种应激反应基因,与NASH的发病机制有关,但其确切作用尚未完全了解。在此,我们研究了Txnip在NASH发病机制中的肝脏和基因特异性作用及其上游/下游信号传导。方法和结果:使用四种独立的NASH小鼠模型,我们发现TXNIP蛋白在NASH小鼠肝脏中异常积累。E3泛素连接酶NEDD4L的减少导致TXNIP泛素化受损及其在肝脏中的积累。在NASH小鼠肝脏中,TXNIP蛋白水平与CHOP(内质网应激介导的凋亡的主要调节因子)呈正相关。此外,功能获得和功能丧失研究表明,TXNIP在体外和体内均增加了Chop的蛋白水平而非mRNA水平。机制上,TXNIP的C端与CHOP的α-螺旋结构域的N端结合,并减少CHOP泛素化,从而增加CHOP蛋白的稳定性。最后,通过腺病毒介导的shRNA(不靶向Txnip反义lncRNA)在年轻和老年NASH小鼠肝脏中选择性敲低Txnip,抑制了CHOP及其下游凋亡通路的表达,并通过减少肝细胞凋亡、炎症和纤维化改善了NASH。结论:我们的研究揭示了肝脏TXNIP在NASH中的致病作用,并确定了NASH发病机制中的新型NEDD4L-TXNIP-CHOP轴。

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
TXNIP在NASH发病中的肝脏和基因特异性作用及其上下游信号机制是什么?
核心机制
NASH中NEDD4L表达下降导致TXNIP泛素化减少和蛋白积累;TXNIP通过其C端与CHOP的N端α-螺旋结构域结合,减少CHOP泛素化从而稳定CHOP蛋白,激活下游凋亡通路,促进NASH发展。
主要证据
在四种NASH小鼠模型(MCD、CDAHFD、GAN、年龄相关)中观察到TXNIP和CHOP蛋白积累;体外和体内实验证实TXNIP调节CHOP蛋白稳定性;腺病毒介导的Txnip敲低降低CHOP及其下游凋亡靶标,改善肝细胞凋亡、炎症和纤维化。
研究意义
揭示了NEDD4L-TXNIP-CHOP轴在NASH发病中的关键作用,为针对该轴的NASH治疗策略开发提供了基础。

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NASH小鼠模型

模拟NASH病理状态,检测TXNIP和CHOP蛋白表达。

使用MCD、CDAHFD、GAN饮食及年龄相关模型诱导NASH,通过Western blot检测肝脏TXNIP和CHOP蛋白水平。

2

验证TXNIP蛋白积累机制

探究TXNIP蛋白积累是否由泛素化降解受损引起。

检测Txnip mRNA水平、p-AMPK水平、TXNIP泛素化水平、Nedd4家族基因表达及NEDD4L与TXNIP的相互作用。

3

验证TXNIP对CHOP表达的调控

确定TXNIP是否影响CHOP蛋白或mRNA水平。

在Hepa1-6和AML12细胞中进行Txnip敲低或过表达,检测CHOP蛋白和mRNA水平;在小鼠肝脏中通过腺病毒介导的敲低或过表达验证。

4

确证TXNIP抑制CHOP泛素化降解

证实TXNIP通过抑制CHOP泛素化来稳定CHOP蛋白。

使用MG132和CHX处理细胞,检测CHOP蛋白水平变化;免疫沉淀检测泛素化CHOP水平。

5

验证TXNIP与CHOP的物理相互作用

证明TXNIP与CHOP直接结合并确定相互作用域。

通过免疫荧光共定位、Co-IP实验以及截短突变体确定结合区域。

6

评估Txnip敲低对NASH的治疗效果

验证肝脏特异性敲低Txnip是否能改善NASH。

在MCD和年龄相关NASH小鼠模型中,通过腺病毒shRNA敲低Txnip,检测CHOP、凋亡、炎症和纤维化指标。

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
C57BL/6J小鼠Jackson Laboratory--
蛋氨酸和胆碱缺乏L-氨基酸饮食Research Diets Inc.A02082002BR
含60 kcal%脂肪、0.1%蛋氨酸且无添加胆碱的L-氨基酸饮食Research Diets Inc.A06071302
含40 kcal%脂肪(主要为棕榈油)、20 kcal%果糖和2%胆固醇的GAN饮食Research Diets Inc.D09100310
杜尔贝科改良伊格尔培养基Gibco11965-092
宇宙小牛血清HyCloneSH30087.04
青霉素-链霉素Gibco15140-122
胰岛素-转铁蛋白-硒Gibco41400-045
地塞米松Sigma Aldrich--
Lipofectamine 2000试剂Invitrogen11668-019
Lipofectamine RNAiMAX试剂Invitrogen13778-150
RIPA裂解缓冲液Cell Signaling Technology--
蛋白酶抑制剂Thermo Scientific--
蛋白磷酸酶抑制剂Thermo Scientific--
Bio-Rad蛋白测定染料试剂浓缩液Bio-Rad Laboratories5000006
蛋白酶抑制剂混合物Thermo Scientific78444
Dynabeads蛋白AInvitrogen10002D
Dynabeads蛋白GInvitrogen10004D
牛血清白蛋白Sigma-AldrichA3294
DAPISigma-AldrichD9542
ProLong钻石抗淬灭封片剂InvitrogenP36965
ApopTag过氧化物酶原位凋亡检测试剂盒SigmaS7100
液体DAB底物显色系统Dako--
Ascensia Elite XL血糖仪Bayer Co.--
ALT(SGPT)-IFCC液体试剂盒Teco DiagnosticsA524-150
甘油三酯测定试剂盒SigmaTR0100
总胆固醇比色测定试剂盒ElabscienceE-BC-K109-S
DCFDA/H2DCFDA细胞ROS检测试剂盒Abcamab113851
Trizol试剂Invitrogen--
Turbo DNaseAmbion--
SuperScript III第一链合成系统Invitrogen--
MastercyclerEppendorf--
PVDF膜----
抗TXNIP抗体Sigma-AldrichMABS1225
抗CHOP抗体Cell Signaling Technology2895S
抗泛素抗体Santa Cruz Biotechnologysc-8017
抗BIM抗体Cell Signaling Technology2933T
抗ERO1L抗体Proteintech67416-1-Ig
抗CASPASE 3抗体Proteintech19677-1-AP
抗CASPASE 7抗体Proteintech27155-1-AP
抗CASPASE 8抗体Proteintech13423-1-AP
抗NEDD4L抗体Proteintech13690-1-AP
抗p-AMPK (Thr172)抗体Cell Signaling Technology2535S
抗AMPK抗体Cell Signaling Technology5831S
抗V5标签抗体InvitrogenMA5-32053
抗6x-His标签抗体InvitrogenMA1135
抗β-肌动蛋白抗体Cell Signaling Technology8457S
抗TXNIP抗体Cell Signaling Technology14715S
抗F4/80抗体Cell Signaling Technology70076
KOD Xtreme热启动DNA聚合酶Novagen71975-3
pcDNA6.2/V5-PL-DEST哺乳动物表达载体Invitrogen12537162
pAd/CMV/V5-DEST载体InvitrogenV49320
pAD/Block-it系统Invitrogen--
PD10柱GE Healthcare Life Sciences--
Adeno-X快速滴定试剂盒Clontech--

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
NASH小鼠模型建立
小鼠品系、性别、年龄、饮食类型、喂养时长(如MCD 4周、CDAHFD 12周、GAN 16周、年龄相关4周)、样本量(n=5)
阅读提示:Materials and Methods: Animal experiments; Figure 1A-C; Figure 2A
TXNIP泛素化检测
免疫沉淀抗体(抗TXNIP)、MG132浓度(5 μM)和处理时间(4小时)、细胞系(Hepa1-6)
阅读提示:Materials and Methods: Immunoprecipitation; Figure 3C, H
TXNIP与CHOP相互作用验证
细胞转染、免疫共沉淀抗体(抗CHOP、抗TXNIP)、截短突变体构建(TXNIP-C、CHOPΔN36)、MG132处理
阅读提示:Materials and Methods: Immunoprecipitation, Immunofluorescence; Figure 6
Txnip敲低实验
腺病毒shRNA序列、注射剂量(1-2×10^9 PFU/只)、给药时间、NASH模型(MCD、年龄相关GAN)、检测指标
阅读提示:Materials and Methods: Adenovirus production, Animal experiments; Figure 7A, 8A
肝组织病理学分析
染色方法(H&E、TUNEL、F4/80、Sirius Red)、定量分析(Image J)、显微镜参数
阅读提示:Materials and Methods: Liver Histology and Immunohistochemistry; Figure 7D, 8D