ELANE增强KEAP1蛋白稳定性并减少代谢功能障碍相关脂肪肝病中NRF2介导的铁死亡抑制

ELANE enhances KEAP1 protein stability and reduces NRF2-mediated ferroptosis inhibition in metabolic dysfunction-associated fatty liver disease.

作者信息Qingqing Yang, Xuan Shen, Yan Luo, Rongqing Li, Xiangrui Meng, Ping Xu, Xuan Liu, Dongxue Bian, Jianhua Wang, Junping Shi, Jin Chen
PMID40204709
发布时间2025-04-09
DOI10.1038/s41419-025-07603-2

实验完整度

包含Elane敲除小鼠体内模型、原代肝细胞体外模型、重组蛋白处理、Co-IP、蛋白稳定性实验等多层级验证,并明确功能与机制验证。

主要模型

Elane敲除小鼠(C57BL/6背景) 原代小鼠肝细胞 高脂饮食诱导的MAFLD小鼠模型 临床MAFLD患者肝脏组织与血清样本

重点核对

动物模型:Elane+/+和Elane−/−小鼠,8周龄,高脂饮食(60%脂肪)或正常饮食喂养16周 体外模型:原代小鼠肝细胞,FFA(1mM,OA:PA=2:1)处理24小时,Elane(3μg/mL) Elane抑制剂EI546处理:50mg/kg,玉米油为对照 Gpx4抑制剂RSL3处理:2μM,处理24小时 Nrf2抑制剂ML385(5μM)预处理1小时,Nrf2激动剂TBHQ(10μM)处理48小时

摘要

中性粒细胞弹性蛋白酶(Elane)在代谢相关脂肪性肝病(MAFLD)中表达上调,并具有促进疾病进展的能力。然而,Elane促进MAFLD发展的机制仍不清楚。铁死亡是一种铁依赖的非凋亡性细胞死亡形式,其特征在于铁诱导的脂质活性氧(ROS)积累,最近被认为是MAFLD发展的重要机制。在本研究中,我们使用Elane敲除(Elane-KO)和野生型(WT)小鼠及其原代小鼠肝细胞建立MAFLD体内和体外模型,以阐明Elane在肝细胞铁死亡和MAFLD发展中的作用。体内Elane-KO降低了高脂饮食(HFD)诱导的肝脏脂质过氧化水平和肝细胞死亡比例,上调了Nrf2和Gpx4的表达,并下调了Keap1的表达。重组Elane处理增加了肝细胞的脂质过氧化水平,增加了肝细胞的铁死亡率,上调了Keap1的表达,增强了Nrf2的泛素化,并在FFA诱导的MAFLD体外模型中下调了Nrf2和Gpx4的表达。然而,来自Elane-KO小鼠的原代肝细胞表现出相反的变化。此外,体外实验表明,Elane通过抑制Keap1蛋白的溶酶体降解,增强了Keap1的蛋白稳定性,从而增加了肝细胞中Keap1的表达。最后,体外Co-IP实验表明,Elane通过减弱P62与Keap1之间的结合,增加了Keap1的蛋白稳定性,并最终促进了MAFLD中肝细胞Nrf2泛素化和铁死亡。总之,我们的结果表明,Elane通过P62–Keap1–Nrf2–Gpx4轴促进MAFLD中肝细胞铁死亡。

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
Elane如何通过影响铁死亡关键调控因子进而促进MAFLD的发展?
核心机制
Elane通过切割并干扰P62与Keap1的结合,抑制Keap1的溶酶体降解,增强Keap1蛋白稳定性,进而促进Nrf2的泛素化降解,下调Nrf2/Gpx4通路,最终导致肝细胞铁死亡。
主要证据
Elane-KO小鼠和EI546处理后降低肝脏脂质过氧化;体外FFA+Elane处理增加肝细胞铁死亡;Elane减弱P62-Keap1结合,增强Keap1稳定性(Co-IP和蛋白半衰期实验);Gpx4过表达及抑制剂RSL3实验验证Gpx4作用。
研究意义
研究首次阐明Elane促进MAFLD进展的机制,并提出靶向Elane抑制肝细胞铁死亡可能成为治疗MAFLD的新策略。

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

临床样本关联分析

评估血清Elane水平与MAFLD严重程度及脂质过氧化指标的相关性

收集40例活检确诊的MAFLD患者血清和肝组织,检测血清Elane和MDA水平,分析其与肝脏炎症、气球样变、NAS和纤维化评分的相关性。

2

Elane敲除小鼠体内模型验证

观察Elane缺失对高脂饮食诱导的MAFLD小鼠肝损伤和脂质过氧化的影响

使用Elane+/+和Elane−/−小鼠,给予高脂饮食或正常饮食16周,检测体重、肝重、肝/体重比、MDA水平,进行HE、油红O、Masson、TUNEL和IHC染色。

3

Elane抑制剂EI546体内干预

验证药理学抑制Elane是否减轻MAFLD小鼠的肝损伤

小鼠随机分为两组,分别给予高脂或正常饮食8周,然后注射EI546(50mg/kg)或玉米油,继续饮食8周,检测相关指标。

4

原代肝细胞体外铁死亡表型验证

确认Elane在体外是否促进肝细胞铁死亡

分离小鼠原代肝细胞,用FFA和/或重组Elane处理,检测ROS、MDA、C11-BODIPY、4-hne蛋白水平,及线粒体形态变化;使用Fer-1验证铁死亡。

5

Gpx4介导的机制验证

验证Elane是否通过Gpx4调控肝细胞铁死亡

检测Elane处理或敲除后Gpx4的表达变化;过表达Gpx4观察对铁死亡的影响;使用RSL3抑制Gpx4验证功能。

6

Keap1/Nrf2通路验证

验证Elane是否通过Keap1/Nrf2通路调控Gpx4表达

检测Elane处理或敲除后Keap1和Nrf2的表达;用MG132、TBHQ、ML385处理,观察Nrf2泛素化及Gpx4变化。

7

Keap1稳定性机制探索

探究Elane增强Keap1蛋白稳定性的具体机制

检测Elane对Keap1 mRNA和蛋白半衰期的影响;使用MG132和CQ抑制蛋白酶体和溶酶体,评估Elane对Keap1降解途径的影响;通过Co-IP检测Elane对P62-Keap1结合的影响。

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
杜氏改良Eagle培养基GibcoC11995500BT
青霉素-链霉素溶液Gibco15140-122
胎牛血清Gibco16000-044
油酸Sigma-AldrichO1383
棕榈酸Sigma-AldrichP0050
玉米油MedChemExpressHY-Y1888
氯喹MedChemExpressHY-17589A
ML385MedChemExpressHY-100523
MG132MedChemExpressHY-13259
RSL3MedChemExpressHY-100218A
叔丁基对苯二酚MedChemExpressHY-100489
活性中性粒细胞弹性蛋白酶Cloud-Clone Corp.APA181Mu61
抗中性粒细胞弹性蛋白酶抗体ABclonalA8953
抗P62抗体ABclonalA19700
抗β-肌动蛋白抗体ABclonalAC026
Nrf2抗体Proteintech16396-1-AP
泛素抗体Proteintech10201-2-AP
Keap1抗体Proteintech10503-2-AP
抗谷胱甘肽过氧化物酶4抗体Abcamab125066
抗4-羟基壬烯醛抗体Abcamab46545
组蛋白H3ProMab BiotechnologiesP20781
α-微管蛋白ProMab BiotechnologiesP15819
II型胶原酶Gibco17101015
Percoll分离液Sigma-AldrichP1644
油红OSolarbioG1261
二抗Abbkine--
荧光显微镜Olympus--
小鼠Elane ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M3025
酶标仪Thermo Fisher--
MDA检测试剂盒AbbkineKTB1050
2,7-二氯二氢荧光素二乙酸酯Sigma-AldrichD6883-50MG
C11-BODIPY 581/591探针ABclonalRM02821
DAPI染色液AbbkineBMU107-CN
透射电子显微镜HitachiHT7700
RIPA裂解液ServicebioG2002
蛋白酶抑制剂BeyotimeP1005
PVDF膜Millipore--
二抗(山羊抗兔IgG)ABclonalAS063
二抗(山羊抗小鼠IgG)ABclonalAS064
ChemiDoc成像系统Bio-Rad--
ECL化学发光底物ABclonal--
CCK-8试剂盒AbbkineBMU106-CN
总RNA提取试剂VazymeR701-01
HiScript II Q RT SuperMix逆转录试剂盒VazymeR223
ChamQ Universal SYBR qPCR预混液VazymeQ711
NP-40细胞裂解液BeyotimeP0013F
对照IgGABclonalAC011
蛋白A/G琼脂糖珠Invitrogen20241
Lipofectamine 3000转染试剂盒Invitrogen--

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、周龄、性别、饮食配方、处理时间、每组样本量
阅读提示:Methods: Animal models
原代肝细胞分离与培养
胶原酶浓度、Percoll分离步骤、培养条件(培养基、血清、胶原包被)
阅读提示:Methods: Primary hepatocyte isolation
体外处理
FFA浓度、OA:PA比例、处理时间、Elane浓度、抑制剂浓度和处理时间
阅读提示:Figure legends 2-4
铁死亡检测
ROS、MDA、C11-BODIPY检测条件,Fer-1浓度
阅读提示:Methods: Intracellular ROS detection, MDA assay; Figure legend 2
蛋白稳定性实验
放线菌素D和放线菌酮浓度、处理时间点,MG132和CQ浓度及处理时间
阅读提示:Methods: Protein stability and RNA stability experiments; Figure legends 4-5
Co-IP
抗体、裂解液、孵育时间、洗涤条件
阅读提示:Methods: Coimmunoprecipitation (Co-IP) assay