缺乏Ripk3或Mlkl可降低肝细胞癌的发生率,且与肝纤维化无关

Absence of Either Ripk3 or Mlkl Reduces Incidence of Hepatocellular Carcinoma Independent of Liver Fibrosis.

作者信息Sabira Mohammed, Nidheesh Thadathil, Phoebe Ohene-Marfo, Albert L Tran, Michael Van Der Veldt, Constantin Georgescu, Sangphil Oh, Evan H Nicklas, Dawei Wang, Nair Hariprasad Haritha, Wenyi Luo, Ralf Janknecht, Benjamin F Miller, Jonathan D Wren, Willard M Freeman, Sathyaseelan S Deepa
PMID37204757
发布时间2023-09-01
DOI10.1158/1541-7786.MCR-22-0820

实验完整度

包含动物模型(Ripk3−/−、Mlkl−/−小鼠)、多种检测方法(Western blot、qRT-PCR、流式、IHC、RNA-seq)及功能验证(肿瘤结节计数)和机制验证(信号通路分析)。

主要模型

野生型(WT)小鼠 Ripk3−/−小鼠 Mlkl−/−小鼠

重点核对

小鼠性别:雄性 vs 雌性 饮食类型:对照饮食(NC)、胆碱缺乏低脂饮食(CD-LFD)、胆碱缺乏高脂饮食(CD-HFD) 喂食周期:6个月 基因型:WT、Ripk3−/−、Mlkl−/− 肿瘤评估:肝脏结节数目和大小

摘要

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是导致肝细胞癌(HCC)的病因之一,慢性炎症被认为是HCC的介质之一。由于坏死性凋亡是一种诱导炎症的细胞死亡途径,我们在饮食诱导的HCC小鼠模型中测试了坏死性凋亡诱导的炎症是否促进NAFLD向HCC的进展。雄性和雌性野生型(WT)小鼠以及坏死性凋亡被阻断的小鼠模型(Ripk3−/−或Mlkl−/−小鼠)分别喂食对照饮食、胆碱缺乏低脂饮食或胆碱缺乏高脂饮食。阻断坏死性凋亡可减少雄性小鼠的炎症标志物[促炎细胞因子(TNFα、IL6和IL1β)、F4/80+巨噬细胞、CCR2+浸润单核细胞]、炎症相关致癌途径(JNK、PD-L1/PD-1、β-catenin)和HCC。我们证明,肝脏坏死性凋亡促进肝脏巨噬细胞的募集和活化,导致慢性炎症,进而触发致癌途径,促进雄性小鼠NAFLD向HCC的进展。而在雌性小鼠中,阻断坏死性凋亡可减少HCC,但与炎症无关。我们的数据显示,WT小鼠在炎症、纤维化和HCC的发展中存在性别特异性差异。然而,阻断坏死性凋亡在雄性和雌性中均减少了HCC,而没有改变肝纤维化。因此,我们的研究表明,坏死性凋亡是NAFLD介导的HCC的一个有效治疗靶点。

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
坏死性凋亡诱导的炎症是否促进NAFLD向HCC的进展,以及性别差异的影响。
核心机制
肝脏坏死性凋亡促进巨噬细胞募集和活化,导致慢性炎症,进而激活JNK、PD-L1/PD-1、β-catenin等致癌途径,促进HCC发展。
主要证据
雄性WT小鼠喂食CD-HFD后,坏死性凋亡标志物(MLKL寡聚体、p-MLKL)和炎症标志物升高,而Ripk3−/−或Mlkl−/−小鼠中这些标志物降低,肿瘤结节数和大小也显著减少。
研究意义
坏死性凋亡是NAFLD介导的HCC的有效治疗靶点,研究强调在治疗策略开发中考虑性别差异。

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

建立饮食诱导的HCC小鼠模型

通过对照饮食或胆碱缺乏饮食喂食小鼠,诱导NAFLD和HCC。

从2月龄开始,雄性和雌性WT、Ripk3−/−和Mlkl−/−小鼠分别喂食NC、CD-LFD或CD-HFD,持续6个月。

2

评估坏死性凋亡标志物

验证CD-HFD是否诱导肝脏坏死性凋亡。

通过Western blot检测MLKL寡聚体、MLKL、RIPK3、p-MLKL、p-RIPK3,通过IHC检测p-MLKL,ELISA检测血浆HMGB1。

3

比较不同基因型小鼠的HCC发展

判断敲除Ripk3或Mlkl是否影响HCC的发生。

观察肝脏结节数目和大小,IHC检测Glypican-3和Ki-67,ELISA检测血清AFP。

4

分析炎症和免疫细胞浸润

检测坏死性凋亡对肝脏炎症的影响。

通过qRT-PCR检测促炎细胞因子(IL6、TNFα、IL1β、CCL2),ELISA检测血浆IL6、TNFα、CCL2,流式分析F4/80+巨噬细胞和CCR2+单核细胞。

5

评估纤维化程度

检测坏死性凋亡是否影响肝纤维化。

通过PSR染色、羟脯氨酸(OHP)含量、qRT-PCR检测Col3α1、Acta2、Col1α1、TGFβ,Western blot检测desmin和α-SMA。

6

检测致癌信号通路

探索坏死性凋亡影响HCC的机制。

通过Western blot检测JNK、β-catenin、cyclin D1、PD-L1的磷酸化或表达水平,qRT-PCR检测c-Myc、EpCAM、PD-L1、PD-1。

7

转录组分析

揭示坏死性凋亡对肝脏转录组的影响。

对雄性小鼠肝脏进行RNA-seq,分析差异表达基因和通路,并通过qRT-PCR验证部分基因表达。

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
胆碱缺乏高脂饮食(A06071302i)Research DietsA06071302i
胆碱缺乏低脂饮食(A06071324i)Research DietsA06071324i
正常对照饮食(5053 Pico Lab)Purina Mills--
MLKL抗体(#MABC604)Millipore SigmaMABC604
α-SMA抗体(#A5228)Millipore SigmaA5228
RIPK3抗体(#NBP1-77299)Novus BiologicalsNBP1-77299
β-微管蛋白抗体(#T5201)Sigma-AldrichT5201
Desmin抗体(#PA5-16705)InvitrogenPA5-16705
p-SAPK/JNK抗体(#4668P)Cell Signaling Technology4668P
SAPK/JNK抗体(#9252)Cell Signaling Technology9252
p-p38 MAPK抗体(#9211S)Cell Signaling Technology9211S
p38 MAPK抗体(#9212)Cell Signaling Technology9212
p-p44/42 MAPK抗体(#9101S)Cell Signaling Technology9101S
p44/42 MAPK抗体(#4695S)Cell Signaling Technology4695S
β-连环蛋白抗体(#8480)Cell Signaling Technology8480
细胞周期蛋白D1抗体(#2978)Cell Signaling Technology2978
p-AKT抗体(#4056)Cell Signaling Technology4056
AKT2抗体(#3063S)Cell Signaling Technology3063S
p-S6核糖体蛋白抗体(#4857)Cell Signaling Technology4857
S6核糖体蛋白抗体(#2217)Cell Signaling Technology2217
Cleaved caspase-3抗体(#9664)Cell Signaling Technology9664
Caspase-3抗体(#9662)Cell Signaling Technology9662
p62抗体(#MAB8028-SP)R&D SystemsMAB8028-SP
PD-L1抗体(#AF1019)R&D SystemsAF1019
RNeasy试剂盒(#74106)Qiagen74106
High capacity cDNA逆转录试剂盒(#4368813)Thermo Fisher Scientific4368813
Power SYBR Green PCR Master Mix(#4368708)Thermo Fisher Scientific4368708
Liberase(#05401127001)Sigma-Aldrich05401127001
OptiPrep密度梯度介质(#AXS-1114542)Cosmo Bio USAAXS-1114542
Live/Dead可固定紫色死细胞染料(#L34955)Thermo Fisher ScientificL34955
CD16/32抗体(#101302)BioLegend101302
CD45-APC/Cy7抗体(#103116)BioLegend103116
CD11b-PE/Cy7抗体(#101216)BioLegend101216
Ly6C-APC抗体(#128016)BioLegend128016
F4/80-PE抗体(#157304)BioLegend157304
CCR2-BV605抗体(#150615)BioLegend150615
Glypican 3抗体(#MA5-17083)Thermo Fisher ScientificMA5-17083
Ki-67抗体(#ab15580)Abcamab15580
Cleaved Caspase-3抗体(Cell Signaling Technology)Cell Signaling Technology--
磷酸化MLKL抗体(#ab196436)Abcamab196436
磷酸化RIPK3抗体(#ab205421)Abcamab205421
DeadEnd比色TUNEL系统(#G7130)PromegaG7130
TNFα小鼠高灵敏度ELISA试剂盒(#BMS607-3)Thermo Fisher ScientificBMS607-3
IL6小鼠高灵敏度ELISA试剂盒(#BMS603HS)Thermo Fisher ScientificBMS603HS
小鼠CCL2/JE/MCP-1定量ELISA试剂盒(#MJE00B)R&D SystemsMJE00B
小鼠甲胎蛋白(AFP)定量ELISA试剂盒(#MAFP00)R&D SystemsMAFP00
小鼠HMGB1 ELISA试剂盒(#E-EL-M0676)ElabscienceE-EL-M0676
ALT比色活性测定试剂盒(#700260)Cayman Chemical Company700260
NEBNext Ultra II定向RNA文库制备试剂盒(Illumina)New England Biolabs--

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
动物模型
小鼠品系、基因型(WT、Ripk3−/−、Mlkl−/−)和性别
阅读提示:Materials and Methods: Animals and diet feeding
饮食诱导
饮食类型(NC、CD-LFD、CD-HFD)、脂肪比例、喂养周期(6个月)
阅读提示:Materials and Methods: Animals and diet feeding
肿瘤评估
肝脏结节计数、分类标准(小于1mm、2-4mm、大于5mm)、肿瘤标志物(Glypican-3、Ki-67、AFP)
阅读提示:Results: Deleting either Ripk3 or Mlkl significantly reduced HCC development; Figure 5
炎症检测
炎症细胞因子(IL6、TNFα、IL1β、CCL2)的转录水平和循环水平、巨噬细胞(F4/80)和单核细胞(CCR2)的比例
阅读提示:Results: Deleting Ripk3 or Mlkl reduced CD-HFD–induced inflammation in male mice; Figures 2 and 3
纤维化评估
PSR染色、羟脯氨酸含量、胶原相关基因(Col3α1、Acta2、Col1α1)、TGFβ水平
阅读提示:Results: Blocking necroptosis did not alter CD-HFD–induced liver fibrosis; Figure 4
信号通路分析
JNK、β-catenin、PD-L1/PD-1、c-Myc、EpCAM等蛋白表达或磷酸化水平
阅读提示:Results: Oncogenic pathways induced by CD-HFD is attenuated when necroptosis is blocked; Figure 7
转录组分析
RNA-seq数据(GSE200923)、差异表达基因、通路分析
阅读提示:Materials and Methods: RNA sequencing and data processing; Results: Gene expression modulation in response to CD-LFD or CD-HFD