NASH中肝脏CCN2的产生、恶化效应及EV介导的转录:对NASH纤维化诊断和治疗的启示

Production, Exacerbating Effect, and EV-Mediated Transcription of Hepatic CCN2 in NASH: Implications for Diagnosis and Therapy of NASH Fibrosis.

作者信息Xinlei Li, Ruju Chen, Sherri Kemper, David R Brigstock
PMID37629004
发布时间2023-08-15
DOI10.3390/ijms241612823

实验完整度

包含患者队列数据分析、两种转基因小鼠模型(CCN2-EGFP报告鼠、Alb-CCN2过表达鼠)的体内实验、体外细胞实验(肝细胞、星状细胞)及EV功能研究,验证了CCN2的表达、定位及功能。

主要模型

NAFLD患者队列(GSE49541,F0-F1 vs F3-F4) CCN2-EGFP报告小鼠(瑞士Webster) Alb-CCN2转基因小鼠(Balb/c) HepG2肝细胞和LX2人肝星状细胞

重点核对

CCN2在NAFLD患者F3-F4纤维化阶段表达显著升高,且与Col1A1、Col1A2、Col3A1、αSMA表达正相关 CDAA-HF饮食喂养7周可诱导小鼠NASH样纤维化,CCN2表达显著升高 CCN2-EGFP报告小鼠显示CCN2主要表达于活化HSC和血管平滑肌细胞/成纤维细胞 Alb-CCN2转基因小鼠在CDAA-HF饮食下胶原沉积和αSMA表达加剧 棕榈酸处理的HepG2细胞产生的EV诱导LX2细胞CCN2、Col1A1、αSMA表达

摘要

非酒精性脂肪性肝炎(NASH)以脂肪变性、肝细胞气球样变和炎症为特征,并可能进展为包括越来越严重的纤维化,纤维化预示着更严重的疾病并可预测患者死亡率。NASH纤维化的诊断和治疗选择有限,潜在的促纤维化途径尚未充分探索。细胞通讯网络因子2(CCN2)是一种公认的促纤维化分子,但其在NASH纤维化中的产生和贡献需要进一步研究。在F3-F4纤维化的NASH患者中,肝脏CCN2表达显著诱导,并与肝脏Col1A1、Col1A2、Col3A1或αSMA表达正相关。当野生型(WT)或转基因(TG)瑞士小鼠在CCN2启动子控制下表达增强型绿色荧光蛋白(EGFP),喂食对照或胆碱缺乏、氨基酸限定、高脂肪(60%)饮食(CDAA-HF)长达7周时,由此产生的NASH样肝病理包括在活化的肝星状细胞(HSC)以及血管的成纤维细胞和平滑肌细胞中CCN2或EGFP免疫反应性显著增加,而其他肝细胞类型中CCN2几乎不诱导。在CDAA-HF饮食诱导的NASH背景下,与WT小鼠相比,在白蛋白启动子控制下表达人CCN2的Balb/c TG小鼠表现出加剧的肝间质胶原沉积和活化的HSC。在体外,棕榈酸处理的肝细胞产生的细胞外囊泡(EVs)诱导HSC中CCN2、Col1A1和αSMA的表达。肝CCN2可能有助于评估NASH纤维化严重程度,并与促纤维化EV一起,是减少NASH纤维化的治疗靶点。

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
CCN2在NASH纤维化中的产生定位及其对纤维化的作用如何?
核心机制
在NASH中,CCN2主要由活化的肝星状细胞(HSC)产生,并促进HSC激活和胶原沉积;此外,脂肪酸处理的肝细胞释放的细胞外囊泡(EVs)可诱导HSC中CCN2及其它纤维化基因的转录。
主要证据
人NAFLD队列分析显示CCN2与纤维化相关基因正相关;CDAA-HF饮食诱导的小鼠NASH模型中CCN2在活化HSC和血管平滑肌细胞中高表达;Alb-CCN2转基因小鼠在CDAA-HF饮食下表现出加剧的纤维化;体外实验中PA处理的HepG2细胞产生的EV可诱导LX2细胞中CCN2、Col1A1和αSMA表达。
研究意义
肝CCN2可能作为NASH纤维化严重程度的辅助诊断标志物,并与促纤维化EV共同作为减少NASH纤维化的治疗靶点。

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

患者队列分析

评估CCN2表达与NAFLD纤维化阶段的相关性

分析GEO数据集GSE49541中40例轻度纤维化(F0-F1)和32例晚期纤维化(F3-F4)NAFLD患者的肝脏CCN2表达,以及CCN2与Col1A1、Col1A2、Col3A1、αSMA的相关性。

2

小鼠NASH模型建立与表型分析

在体内验证CCN2在NASH纤维化中的表达和功能

瑞士Webster WT或CCN2-EGFP报告小鼠喂食对照或CDAA-HF饮食长达7周,分析肝组织学、血清ALT、CCN2、Col1A1、αSMA表达;并喂食Alb-CCN2转基因和WT Balb/c小鼠,评估纤维化程度。

3

CCN2表达定位分析

确定CCN2在正常和NASH肝脏中的细胞来源

使用CCN2-EGFP报告小鼠肝脏切片进行免疫荧光共染,检测EGFP/CCN2与细胞标记物(HNF4α、CK19、LYVE1、desmin、αSMA、collagen I、F4/80、CD45)的共定位。

4

体外EV功能实验

验证肝细胞来源的EV是否诱导HSC中CCN2表达

用PA(200μM)或BSA(33μM)处理HepG2细胞48小时,收集条件培养基,通过差速离心纯化EV,用NTA和BCA表征,然后处理LX2细胞(10 μg/mL EV,48小时),通过RT-qPCR检测CCN2、Col1A1、αSMA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
CDAA-HF饲料Research Diets Inc.A06071302
对照饲料Inotiv2020X
天狼星红Sigma-Aldrich--
抗F4/80抗体Cell Signaling70076S
抗CD45抗体Cell Signaling70257S
抗αSMA抗体Thermo Fisher ScientificA700-082-T
抗EGFP抗体Takara Bio632375
抗CCN2抗体Thermo Fisher ScientificMA5-31420
抗desmin抗体Invitrogen50-9747-80
抗LYVE1抗体Cell Signaling67538
抗HNF4α抗体AbclonalA20865
抗CES1抗体Abcamab45957
抗CK19抗体Developmental Studies Hybridoma BankTROMA-III
抗I型胶原抗体Abcamab34710
Alexa Fluor二抗Thermo Fisher Scientific--
DAPIThermo Fisher Scientific--
ALT检测试剂盒Sigma-Aldrich--
葡萄糖检测试剂盒ElabscienceE-BC-K234-M
棕榈酸----
牛血清白蛋白(BSA)----
HepG2细胞系American Type Culture CollectionHB-8065
杜氏磷酸盐缓冲液(DPBS)Thermo Fisher Scientific--
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific--
DMEM培养基Thermo Fisher Scientific--
miRNeasy微型试剂盒Qiagen--
iTaq Universal SYBR Green预混液Bio-Rad--
Eppendorf Mastercycler系统Eppendorf--
Bio-Rad CFX Connect实时荧光定量PCR系统Bio-Rad--
ImageJ----

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
患者队列分析
GSE49541数据集,样本分组(F0-F1 n=40,F3-F4 n=32),CCN2表达与纤维化基因相关性,统计方法(Benjamini-Hochberg校正,FDR=5%)
阅读提示:Methods 4.5,图1A-E
小鼠NASH模型
小鼠品系(瑞士Webster或Balb/c)、性别(雄性)、年龄(8周)、每组数量(n=5)、饮食(CDAA-HF vs control)、喂食时长(3,7周或8周)、血清采集方法、肝脏采集方法
阅读提示:Methods 4.1,图1F-K
CCN2定位实验
报告小鼠类型(CCN2-EGFP)、喂食时长(3周)、免疫荧光抗体和浓度、共聚焦显微镜设置、定量方法(ImageJ)
阅读提示:Methods 4.3,图2-4
EV实验
HepG2细胞处理(浓度、时间)、PA/BSA浓度、EV分离方法(差速离心步骤)、EV浓度(10 μg/mL)、LX2细胞处理时间(48小时)、RT-qPCR检测基因
阅读提示:Methods 4.6,图6
RT-qPCR
RNA提取方法(miRNeasy kit)、引物序列(表1)、内参基因(18S rRNA或GAPDH)、实验重复次数、统计方法(Student's t-test)
阅读提示:Methods 4.7,表1