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《美国病理学杂志》。2005年6月;166(6): 1655–1679.
数字对象标识:10.1016/S0002-9440(10)62476-5
PMCID公司:PMC1602420型
PMID:15920151

瘦素和脂联素的作用

脂肪细胞因子调控肝纤维化的新范式与星形细胞生物学

摘要

虽然瘦素是促进肝纤维化的关键脂肪因子,但脂联素可以预防肝损伤。确定这些脂肪因子在肝纤维化中的作用并了解其表达体内,fa/fa对大鼠及其瘦弱的室友进行胆管结扎(BDL)。胶原蛋白和α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)的组织形态计量学显示,瘦鼠fa/fa同窝大鼠肝纤维化明显,肝星状细胞(HSC)活化丰富。瘦肉型BDL大鼠肝静脉中的瘦素浓度显著高于瘦肉型假手术大鼠,fa/faBDL,或fa/fa错误操作的老鼠。免疫组织化学观察激活的HSC中瘦素和α-SMA的协同表达。实时逆转录聚合酶链反应和Western blot分析证实,激活的HSC中存在瘦素和α-SMA,而非静止的HSC,而只有静止的HSCs合成脂联素mRNA和蛋白质。活化HSC中脂联素过表达减少了增殖,增加了细胞凋亡,并减少了α-SMA和增殖细胞核抗原的表达。在活化和静止的HSC中均检测到脂联素受体(AdipoR1和AdipoR2),但只有活化的HSC在使用球状或全长脂联素治疗后产生显著的凋亡。脂联素可逆转HSC激活,维持HSC静止,或在肝纤维化中具有重要的治疗意义。

瘦素是一种16kd的激素,具有一系列生物效应。最近,瘦素已被几个小组证明在肝纤维化的发展中起关键作用;1–4然而,在之前的所有工作中,肝毒性化学物质,如四氯化碳(CCl4)和硫代乙酰胺,已被用来证明缺乏循环瘦素或适当的瘦素信号转导可以预防肝纤维化。正如已经被广泛描述的那样,非酒精性脂肪肝(NAFL)的发生可能导致非酒精性肝炎(NASH)和肝硬化的假说,依赖于细胞色素P450 2E1(CYP2E1)和4A(CYP4A)的上调。5,6 体内使用肝毒素的啮齿动物模型引入了混淆变量,因为它们的作用导致CYP2E1活性增加,7这可能是增强瘦素生成的原因。目前还不清楚受损肝脏中瘦素的生成是否增加,如果增加,是由哪个肝细胞群引起的。由于瘦素的合成主要发生在网膜脂肪和其他脂肪组织中,因此肝脏产生瘦素将是一种新颖的方法。8我们和其他人已经证明瘦素存在于活化的星状细胞中。9,10

在本研究中,我们使用了Zucker(以下简称fa/fa)在胆管肝损伤模型中,研究瘦素信号转导系统受损是否会导致肝纤维化。11这个fa/fa大鼠表现为隐性肥胖突变12, 13造成动物糖尿病和肥胖。的完整表达式富含脂肪的突变是隐性的,或fa/fa. The突变导致瘦素受体(OB-R)胞外区的错义突变,从而产生谷氨酰胺269转化为脯氨酸269氨基酸替代。14,15

目前还没有明确的假设将非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)与肝纤维化联系起来。报告显示,NASH患者的循环游离瘦素水平显著升高。16,17肥胖、代谢综合征和非酒精性脂肪肝之间的致病关系需要仔细研究和分子机制,以了解通常由白色脂肪组织分泌的脂肪细胞因子-激素的作用,它们不仅在肥胖的代谢并发症中起作用,但也可能是我们理解代谢综合征、NAFLD、NASH和肝硬化相关临床条件之间关系的关键环节。18,19

最近的一份报告表明,脂联素对酒精性和非酒精性脂肪肝的肝损伤具有保护作用,部分原因是肉碱棕榈酰转移酶I和脂肪酸氧化的增加。20第二份报告显示,脂联素敲除小鼠对四氯化碳诱导的肝纤维化的敏感性增加,在四氯化碳之前注射腺病毒产生的脂联素可以预防这种情况。21脂联素是一种相对丰富的30-kd血浆蛋白,迄今为止,人们认为它是由脂肪组织特异性分泌的。该蛋白在健康人体内以相对较高的水平在多元复合物中循环。22一般来说,脂联素水平与体脂百分比和空腹血浆胰岛素呈负相关。23脂联素以全长蛋白(fAd)和由球状C末端结构域(gAd)组成的假定蛋白水解酶裂解片段的形式存在于循环中,可能具有增强的效力。23, 24

已克隆了两种脂联素受体形式,它们对蛋白质的分子形式具有独特的分布和亲和力。25AdipoR1是gAd的高亲和力受体,对fAd的亲和力很低,AdipoR2对两种形式的脂联素都具有中等亲和力。25AdipoR1在骨骼肌中大量表达,26然而,AdipoR2主要在整个肝脏中表达。这些发现与fAd对肝脏代谢信号的影响更大的观察结果一致。27

因此,本研究提供了与代谢综合征相关的新生理学数据,其中NAFLD和NASH是公认的成分,28肝硬化。我们还首次证明了脂联素,一种被认为只由脂肪细胞分泌的脂肪因子,29可能对维持肝星状细胞(HSC)静止表型或通过诱导活化的HSC凋亡逆转肝纤维化至关重要。总之,我们的数据提供了一种机制来解释最近的数据体内脂联素敲除小鼠对四氯化碳的敏感性。22我们还证明,通过mRNA和蛋白质在静止和激活的HSC中检测到AdipoR1和AdipoR2,并且激活的HSCs有可能对这两种脂联素亚型作出反应,因为我们证明,活化的HSC的基本生物学特性可以通过脂联素暴露而改变。

材料和方法

材料

Super Frost Plus载玻片、苏木精染色剂和安装介质均来自Fisher Scientific(宾夕法尼亚州匹兹堡)。抗平滑肌α-肌动蛋白抗体(癌基因研究产品,加利福尼亚州圣地亚哥);抗瘦素抗体(R&D Systems,明尼阿波利斯,明尼苏达州);抗增殖细胞核抗原(PCNA)、抗β-肌动蛋白(西格玛化学公司,密苏里州圣路易斯);抗脂联素抗体(来自中国香港大学徐爱民博士的礼物);反FLAG(Sigma);正常驴血清、生物素-SP结合亲和纯驴抗兔IgG、生物素-SP结合亲和纯驴抗鼠IgG,过氧化物酶结合链霉亲和素(宾夕法尼亚州西格罗夫Jackson ImmunoResearch Laboratories Inc.);TSA试剂+氰化物3系统、TSA试剂+FITCH系统(Perkin Elmer Life Sciences,马萨诸塞州波士顿);鸟苷-生物素阻断试剂盒、Elite试剂盒、生物素化抗鼠或抗兔IgG(H+L)、Nova Red底物(加利福尼亚州伯灵盖姆Vector Laboratories)。四氯化二氨基联苯胺、六水合硫酸镍、醋酸钠、过氧化氢(30%)、甲醇、多聚甲醛和天狼星红染色(Sigma)。大鼠瘦素内分泌免疫分析是作为服务从密苏里州圣查尔斯市Linco Research购买的。Dulbecco改良的Eagle's培养基、胰蛋白酶-乙二胺四乙酸、青霉素-链霉素都是从Invitrogen(Carlsbad,CA)购买的。胎牛血清(FBS)购自(HyClone,Logan,UT)。caspase 3、裂解caspase 3和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)的抗体均购自Cell Signaling(马萨诸塞州贝弗利);脂联素受体1(AdipoR1)和2(AdipoS2)的抗体购自德克萨斯州圣安东尼奥的阿尔法诊断公司。球状脂联素(gAd)购自Peprotech(新泽西州洛基山);全长脂联素(fAd)购自Biovender(Candler,NC)。Matrigel从BD Biosciences(马萨诸塞州贝德福德)购买。

动物模型在体内研究

四周大fa/fa这些老鼠及其瘦小的室友是从Charles River Laboratories(马萨诸塞州威明顿)购买的。动物在12:12小时光照:暗循环的温度控制环境(20至22°C)中再饲养4周,并喂食随意Purina Laboratory Chow(密苏里州圣路易斯Ralston Purina)和水。胆管结扎(BDL)方案得到了埃默里大学动物护理和使用委员会的批准。将大鼠分为四组(n个=10):BDL(贫,或LLB),BDL(fa/fa,或FFB)(n个=10)、混合操作(精益,LLN)和混合操作(fa/fa或FFN)。如别处所述进行BDL或假手术。30

手术后21天,我们对大鼠进行麻醉,通过右心房建立静脉通路,并使用16号静脉导管建立门静脉通路。为了计算每只大鼠的瘦素浓度,在结扎腔静脉后,从门静脉采集1ml全血,从右心房采集1ml肝静脉血。进行全肝切除,并对动物进行放血。对采集的肝脏进行称重,将部分肝脏在液氮中进行snap冷冻,或放置在福尔马林固定剂和石蜡包埋物中进行染色和免疫组织化学分析。用全血血清测定碱性磷酸酶、总胆红素、丙氨酸转氨酶和天冬氨酸转氨酶。血清化学由埃默里大学兽医资源系的系列多通道分析仪进行。

瘦素和脂联素免疫分析

使用乙二胺四乙酸作为抗凝剂收集血浆。制造商提供的对照品与样品同时运行。所有分析均按照Linco Research(密苏里州圣查尔斯)的标准重复进行三次。制造商还协助进行了这些测定。

α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)的苦味酸红染色和免疫组织化学染色

如其他地方所述,使用Picrosirius红染色来检测胶原原纤维。31石蜡包埋组织在6μm处切片。将脱蜡切片置于95%乙醇中,并在双蒸馏水中彻底冲洗。用抗α-SMA(1:800)在4°C的密闭湿度室中进行初步培养36至48小时。

幻灯片使用尼康E1000M显微镜(纽约州梅尔维尔)观看,并使用Cool Snap彩色数码相机(德国Roper Scientific GmbH)拍摄。通过形态计量分析对Picrosius染色或α-SMA染色的肝脏切片中的胶原蛋白进行定量分析。所有图像均使用Image-ProPlus 4.5版进行量化,该版本是Media Cybernetics(马里兰州Silver Spring)的商用软件包。使用为每个显微镜物镜校准的Image Pro Plus微距自动对组织切片进行成像。

所有切片均由同一人检查,每个肝脏切片检查10个随机感兴趣的区域,这些区域通过计算机生成的现场识别进行识别。执行胶原蛋白定量分析的操作员无法识别所检查的各个载玻片。每个治疗组至少对5只动物的15个不同肝脏切片进行检查。幻灯片上的组织切片使用预先选择的阈值进行自动扫描,从而将捕获的亮场图像数字化为一系列图像元素(像素)。从每张幻灯片的特定部分中选择感兴趣的区域,并根据幻灯片标签中的计数记录组织部分的位置。然后在随后的每张幻灯片上分析类似的部分,并保存图像以供分析。存储背景图像并从每个感兴趣的捕获区域中减去。胶原蛋白和α-SMA的数据均表示为组织切片中肝脏总面积的平均百分比:总染色面积除以玻片总面积(μm2)并乘以100得出染色面积的百分比。该计算结果确定了胶原蛋白纤维的染色面积百分比,从而在连续尺度上提供了定量值。在使用抗α-SMA抗体染色的6μm切片上进行相同的图像分析。

α-SMA阳性细胞检测瘦素的免疫组织化学

石蜡包埋组织在6μm处切片并脱蜡。将脱石蜡切片置于95%乙醇中,并在双蒸馏水中彻底冲洗。为了检测瘦素,将载玻片在10 mmol/L柠檬酸钠(pH 6.0)中煮沸5分钟,然后再冷却20分钟。3%的H溶液2O(运行)2在KPBS(磷酸钾缓冲盐水;Sigma)中制备,用于玻片培养10分钟,用于随后的清洗。用亲和素试剂孵育载玻片15分钟,然后清洗,然后用生物素孵育15分钟,再清洗。在4°C的密闭湿度室中,用抗α-SMA(1:800)初步培养36至48小时。

在室温下使用生物素化二级抗体(1:600)1小时,并将载玻片与单独的四氯化二氨基联苯胺(DAB)或硫酸镍-DAB(NiDAB)孵育20分钟。如前所述,监测载玻片的颜色沉淀物和抗瘦素(1:200),对组织进行染色,以检测抗α-SMA。用Nova Red底物代替DAB或NiDAB底物检测瘦素。随后在苏木精中对载玻片进行复染,在酸中进行脱色,并准备进行检查。幻灯片由尼康E1000M显微镜观看,并由Cool Snap彩色数码相机(Roper Scientific)拍摄。IPLab(Scanalytics,Fairfax,VA)用于图像分析。

BDL后全肝实时定量逆转录酶聚合酶链反应(RT-qPCR)检测胶原蛋白、瘦素和α-SMA

使用Trizol试剂(Invitrogen)从BDL损伤大鼠的整个肝脏或HSC中获得总RNA。如前所述,使用寡核苷酸和随机六聚体引物以及Maloney小鼠白血病病毒逆转录酶制备cDNA模板。32在逆转录反应后,通过聚合酶链反应扩增cDNA模板塔克聚合酶(Invitrogen)。下列基因如表1进行实时RT-PCR分析,并根据18srRNA对其丰度进行标准化表1跨越两个内含子以防止基因组DNA扩增。

表1

实时RT-PCR分析中使用的基因

加入编号。基因序列5′→3′
NM013076号瘦素(F)TTGTCACCAGATGATATGACATTTT公司
瘦素(R)GACAAACTCAGAATGGGGTGAAG公司
NM021578号转化生长因子-β1(F)TGCCCTACAACACACA公司
转化生长因子-β1(R)GTTGGACAACT GCTCCACCT公司
X06801型α-SMA(F)CCGAGATCTCACGACCACCACC公司
α-SMA(R)TCCAGAGCAGACAG公司
XM213440α1(1)胶原蛋白(F)GAGTGAGGCACGCATGA公司
α1(1)胶原蛋白(R)AGCGGAGGTCCACAAAG公司
XM66209型α2(1)胶原蛋白(F)TGATACCTCCGCTGGTGACC公司
α2(1)胶原蛋白(R)TAGGCACGACGTTACTGCAA公司
AY033885型脂联素(F)AATCCTGCCCAGTCATAG公司
脂联素(R)TCTCCAGGAGTGCCATCTCT公司
公元061838年脂联素受体1(F)全球行动全球行动全球行动全球行动
脂联素受体1(R)AGGAATCCGAGCAGCATAAA公司
XM232323号文件脂联素受体2(F)GGCGATAGGCTGGCTAATG公司
脂联素受体2(R)仙人掌

F、 正向引物;R、 反向底漆。 

为了区分特异性PCR产物与非特异性产物和引物二聚体,使用了熔融曲线分析。33,34因为不同的DNA产物在不同的温度下熔化,所以有可能区分真正的产物与引物二聚体或非特异性产物。事实上,PCR引物的使用非常谨慎,因为它只产生一个产物,这是一个经验过程,通常需要设计几个引物对。所有PCR产物均通过测序染料终止技术进行验证;产品在1%琼脂糖凝胶上分离,用溴化乙锭染色,并用紫外线照射拍照。为了定量,我们使用实时RT-PCR(LightCycler;Roche Molecular Biochemicals,Mannheim,Germany),使用SYBR绿色作为荧光团(Moleculator Probes,Eugene,OR)。

原代HSC的分离和培养

如别处所述,分离出静止的星状细胞。35Sprague-Dawley大鼠购自(马萨诸塞州波士顿Charles River)。所有大鼠都接受了人道护理,埃默里大学动物护理和使用委员会批准了HSC隔离方案。简言之,就地用20mg/dl的Pronase(Boehringer Mannheim,Indianapolis,IN)灌注肝脏,然后用胶原酶(Creecent Chemical,Hauppauge,NY)灌注,分散的细胞悬浮液在8.2%和15.6%Accudenz(Accurate Chemical and Scientific,Westbury,NY)的不连续密度梯度上分层。由此产生的上层由95%以上的HSC组成。将细胞置于含有20%FBS的改良培养基199 OR中(伊利诺伊州纳珀维尔Flow Laboratories)。通过α-SMA在单层中的免疫定位以及固有自体荧光来评估细胞纯度。所有细胞的生存能力通过相控显微镜进行验证,以及排除碘化丙啶的能力。用于实验的培养物的细胞存活率大于95%。分离后7至10天,用磷酸盐缓冲液(PBS)冲洗培养物中的次级流入活化细胞(75%)两次,并用0.1%FBS和1%青霉素在Dulbecco改良Eagle's培养基中饥饿血清16小时。

静态和活化星形细胞中瘦素和脂联素的免疫印迹分析

培养激活的HSC和静止的HSC,在肝脏灌注后立即采集,在PBS中洗涤,并在冰镇RIPA缓冲液(10μmol/L Tris-HCl,pH 8.0,100 mmol/L NaCl,1 mmol/L-乙二胺四乙酸,1%Nonide P-40,0.5%脱氧胆酸钠,0.1%十二烷基硫酸钠,和蛋白酶抑制剂混合物,10μL/ml;Sigma)中再次悬浮30分钟。HSC裂解物在4°C下以14000 rpm离心30分钟。采集上清液,并使用Bradford试剂(Sigma)测定蛋白质浓度。36蛋白质在10%十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(50μg/lane)上被分解,并被转印到硝化纤维素膜上。37用Ponceau S(0.1%)对膜进行染色,以验证蛋白质的均匀负载和转移。用1%牛血清白蛋白在TBS-Tween 20(20 mmol/L Tris-Cl(pH 7.5),137 mmol/L-NaCl,0.05%Tween-20)中封闭后,在室温下将膜与一级抗体孵育3小时。用相应的辣根过氧化物酶结合二级抗体(1:5000)检测特异性抗体结合(加州圣克鲁斯圣克鲁斯生物技术公司)。通过β-肌动蛋白免疫印迹(稀释,1:2000)控制等蛋白负荷。为了验证HSC在静止表型方面的激活,还进行了α-SMA的免疫印迹(稀释,1:2000)。为了检测AdipoR1和AdipoR2,除了在12%十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳上加载100μg/条蛋白质,然后按照前述方法转移外,完全按照上述方法进行免疫印迹分析。37使用SuperSignal West Pico化学发光底物试剂盒(Pierce,Rockford,IL)显示免疫反应蛋白,然后暴露于X射线胶片(Kodak,Rochester,NY)。

用表达FLAG-标记全长脂联素(fAd)的哺乳动物表达载体转染HSC

表达载体pcDNA-Ad-F(中国香港大学徐爱民博士赠送)编码全长脂联素,其C末端带有FLAG表位标签,转染到HSC和COS-7(如其他地方所述,用作脂联素生成的阳性对照)29)使用LipofectAMINE Plus(Invitrogen)。约60%的融合HSC转染了4μg质粒DNA。观察到细胞在48小时后将脂联素分泌到无血清培养基(SF)中。从转染细胞培养物中获取培养基,用于联合免疫沉淀。用4μl抗FLAG培养基培养,混合物在4°C下旋转8小时,然后添加20μl(填充体积)抗FLAG-M2-琼脂糖珠在4°C下培养过夜。通过离心收集珠子,并用1.5 ml冰镇RIPA缓冲液和市售蛋白酶抑制剂混合物洗涤两次。如前所述,通过免疫印迹证实了该蛋白的身份。

免疫印迹法检测脂联素存在下溴脱氧尿苷(BrdU)掺入对DNA/细胞增殖的定量及脂联素作用下α-SMA和PCNA的表达

使用酶联免疫吸附试验(BrdU细胞增殖试验;加州圣地亚哥Calbiochem)进行BrdU掺入分析。约5×102将HSC培养在96个平板中,转染0.1μg/孔质粒DNA(pcmAdF或pcDNA3.1作为载体对照)3小时。HSC可以在完全培养基(含10%FBS)中生长24小时。生长24小时后,HSC接受血清饥饿(SF培养基,0.1%FBS),作为增殖的阴性对照。一些HSC用血清(含10%FBS的完全培养基)处理,作为增殖的阳性对照。添加BrdU,并使用制造商提供的抗BrdU抗体进行免疫检测。通过分光光度法(AD340,Beckman-Colter)对所得免疫复合物进行定量。颜色强度根据增殖细胞的数量进行标准化。进行了相同的实验,以从100 mmPCNA和α-SMA免疫检测板。

脂联素诱导HSC凋亡程度的免疫细胞化学研究

培养激活的HSC以2×10的密度生长,并转染1.0μg pcmAdF或pcDNA3.1或pEGFP-N1(以评估转染效率和用于载体控制的活HSC)。HSC在完全培养基中生长48小时,然后固定HSC。用10%的正常驴血清在含0.2%Triton X-100的Tris缓冲盐水(TBS)中在25°C下封闭固定HSC 1小时。随后,将载玻片与抗FLAG(脂联素标记有FLAG)、兔多克隆抗体(1:200)在1%的正常驴血清中与吐温(TBST)或抗α-SMA(1:200小鼠单克隆抗体)在4°C下孵育过夜。二级抗体处理后,在25°C下用链霉亲和素-辣根过氧化物酶(1:500)孵育1小时,用酪氨酸酶信号放大(TSA)-Plus试剂孵育带有FLAG标记的载玻片,并用氰(红染色)系统标记;并且,按照制造商的说明,将α-SMA标记的载玻片与标记有荧光素(绿色染色)的TSA-Plus试剂在25°C下孵育15分钟。最后,在25°C下用Hoechst(2.5 mg/ml)对载玻片染色3分钟,38安装,并在荧光显微镜下检查。使用Hoechst和绿色荧光(GFP阳性)细胞数量(用于载体控制)和红色荧光(FLAG阳性)细胞(用于pcmAdF)对所有转染细胞的细胞存活率或凋亡百分比进行评分。利用每个转染样品10个微区的数据计算转染效率,在三次独立测定中发现转染效率为18±1.2%。FLAG-阳性HSC与10个微区的凋亡细胞(Hoechst-阳性)共定位,计算凋亡率,并观察α-SMA阳性染色。

基质胶对造血干细胞静止的维持及全长脂联素(fAd)和球蛋白脂联素(gAd)对造血干细胞的治疗

新鲜分离的HSC首先通过塑料培养激活2天到1周,然后在胰蛋白酶化后再悬浮。通过离心法回收细胞,在含有10%FBS的Dulbecco改良Eagle培养基中洗涤两次,然后如其他地方详细描述的那样,在生长因子诱导的Matrigel(Becton Dickinson,加利福尼亚州山景城39初始密度为1×106/ml,并保持在37°C。在Matrigel上培养静止的HSC,以及在塑料上培养激活的HSC。在SF-Dulbecco改良的Eagle's培养基中培养16小时,以阻止细胞生长。用10μg/ml的重组fAd或gAd处理血清饥饿的静止和活化的HSC 48小时。

半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3和裂解半胱氨酸蛋白酶3(p19)的免疫印迹分析

HSC生长在Matrigel或塑料上,在无血清(SF)培养基中无血清培养16小时,然后进行脂联素或如上所述的血清治疗。通过用橡胶细胞刮板破坏细胞单层,然后用Dispase(10 mg/ml,Sigma,37°C)处理15分钟,从Matrigel中回收HSC。回收的HSC重新悬浮在含有商用蛋白酶抑制剂混合物(Sigma)的100μl细胞裂解缓冲液(cell Signaling,Beverly,MA)中。如前所述,对来自不同处理的等量HSC蛋白裂解物(100μg/条)进行电泳和转印。使用抗半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3和裂解半胱天冬酶3的多克隆抗体(1:1000)进行免疫印迹,免疫检测如文中所述。

gAd或fAd存在下的细胞活力测定

使用商用试剂(罗氏试剂)估算XTT[2,3-双(2-甲氧基-4-硝基-5-磺苯基)-2H-四氮唑-5-羧基苯胺]的还原量,并根据制造商的说明进行细胞活性分析。在塑料上生长的三天龄HSC以及培养激活的初级HSC(从隔离时算起的第二代)在塑料或Matrigel-to保持静止的状态下进行电镀,初始密度为2×10细胞/孔,血清饥饿过夜,然后在SF条件下单独治疗,10%FBS,gAd或fAd(10μg/ml)在SF培养基中48小时。将XTT标记试剂添加到每个培养孔中,以达到0.3 mg/ml的最终浓度。在37°C下暴露4小时后,使用96 well平板阅读器(PowerwaveX 340;新泽西州Summit的Bio-Tek Instruments)在450和690 nm处测量吸光度。初步实验证实,所有实验中使用的细胞密度均在XTT分析的线性范围内。使用1×10的细胞密度绘制标准曲线至1×106,并且相对于细胞的数量来计算结果。

统计分析

每个治疗组和对照组用8到10只动物进行动物实验。所有数据均以平均值±SE表示。对所有治疗组的每个肝脏随机取三份样品,进行实时RT-PCR分析,共三份。免疫印迹和HSC实时分析使用单独的样品进行,一式三份。各组之间的显著性由学生的t吨-测试,双尾,并进行适当的事后分析。在所有比较中P(P)值小于0.05表示差异显著。

结果

生化参数显示fa/fa和野生型动物中有效的BDL

不考虑表型(fa/fa在接受BDL治疗的两组动物中,总碱性磷酸酶和血清胆红素显著升高,但在接受假手术的动物中没有。BDL治疗的平均ALP为372±85.8 IU/Lfa/fa大鼠,瘦BDL动物237±55.8 IU/L。这些值没有显著差异(P(P)= 0.06). BDL治疗的平均血清总胆红素fa/fa大鼠为4.4±1.2mg/dl;BDL瘦大鼠为5.2±1.2 mg/dl。这些值基于每组10只不同的BDL动物。相比之下,血清丙氨酸氨基转移酶水平不受治疗影响,但在表型方面存在显著差异。非手术患者丙氨酸氨基转移酶(ALT)平均值fa/faBDL治疗组大鼠为74.3±14.4 U/L,为79.3±11.4 U/Lfa/fa胡扯。瘦肉动物的ALT值如下:假手术瘦肉动物为27.0±9.5U/L,BDL治疗的瘦肉大鼠为35.3±6.8U/L。在BDL和假手术之间进行比较时,血清ALT值没有显著差异;相反,在比较基因型差异时,ALT值在统计学上更高(fa/fa与瘦老鼠相比)。这些数据与之前报道的肝脂肪变性与fa/fa大鼠和血清ALT值。40,41

瘦动物,但不包括fa/fa大鼠,在受到BDL影响时有大量胶原纤维和桥接纤维化

图1显示21天BDL期后代表性肝脏切片的天狼星红染色。正如预期的那样,假手术对照组的胶原纤维局限于门静脉三联体或中央静脉(图1,A和B; 黑色箭头)。BDL-operated中的类似发现fa/fa老鼠如图所示图1C相反,接受BDL治疗的瘦鼠有明显的纤维化(图1D),包括门户-门户桥接(图1D,蓝色箭头),随着结节的发展,如图所示。这些数据代表了每组10只动物,其中每个治疗组的5只动物在一系列实验中进行了定量组织形态计量学检查,如图1E.

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成熟胶原蛋白的Picrosius红色染色显示瘦肉中有显著沉积,但不是fa/fa,大鼠接受BDL。苦味酸红染色显示主要在支撑结构周围发现胶原沉积(A类C类,黑色箭头).医生:显示胶原蛋白沉积的典型图像(黑色箭头)以及广泛的桥接性纤维化(蓝色箭头)过渡到肝硬化。电子邮箱:直方图,表示扫描的胶原纤维平均百分比/载玻片总面积的图像定量,单位为μm2±根据材料和方法中的描述确定的SEM*P(P)<0.05,比较了贫BDL与非正常运行或fa/faBDL大鼠。原始放大倍数,×10(D类).

BDL-Operated Lean,但非fa/fa肝切片的免疫组织化学显示显著的α-SMA染色

图2、A、B、C和E,显示最小的α-SMA染色,正如预期的那样,仅限于肝血管的支撑结构。图2,低功率(图2D)在高功率下(图2F),显示肝小叶中富含α-SMA,其模式类似于图1D其中存在显著的桥接性纤维化。图2G是一个代表性的定量组织形态计量直方图,用于对各个治疗组的肝脏切片进行α-SMA免疫染色,这证实了与所有其他治疗组相比,α-SMA显著增加。

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低倍和高倍放大免疫组化分析瘦肉和fa/faBDL大鼠。A类B类:Shamoperated的代表性显微照片fa/fa瘦小的窝友在血管支撑结构附近显示α-SMA染色。C类电子邮箱:BDL操作的代表性显微照片fa/fa低倍放大的大鼠(C类)和高倍放大(E类)显示与上述两种情况相似的染色模式fa/fa治疗组。D类传真:BDL手术的瘦动物免疫组织化学染色的代表性显微照片。低功率(D类)和高功率(F类)α-SMA可见明显的小叶染色。德国:α-SMA阳性细胞的平均定量百分比/扫描的总载玻片面积,单位为μm2±各动物组的SEM,如材料和方法所述*P(P)<0.05,比较了贫BDL与非正常运行或fa/faBDL动物。原始放大倍数:×10(A–D); ×20 (E类,F类).

BDL-Operated Lean大鼠肝静脉中瘦素(而非脂联素)升高

图3是从BDL-operated lean和fa/fa大鼠平均瘦素水平(图3A)和脂联素(图3B)处死前所有受检动物的肝静脉(HV)和门静脉(PV)中的浓度。中显示的数据图3A提示瘦素在BDL诱导的肝纤维化中的来源是损伤的肝脏。计算平均循环瘦素浓度,以排除门静脉循环中人为高浓度的瘦素,从而确定肝脏本身在暴露于慢性损伤时是否会产生瘦素。虽然预计fa/fa干扰了信号传递能力的大鼠,也会从外周脂肪生成中产生高循环瘦素,我们未能检测到BDL操作的肝静脉中显著升高的瘦素水平法/比较fa大鼠门脉循环中瘦素的平均浓度。然而,与瘦BDL队列的门静脉平均瘦素浓度相比,从瘦BDL手术大鼠肝静脉测得的瘦素平均浓度显著升高。与门静脉浓度相比,BDL组瘦动物肝静脉中的瘦素增加了1.5倍(*P(P)< 0.05). 瘦肉组和非瘦肉组的循环瘦素或脂联素浓度无显著差异fa/fa假手术动物(数据未显示)。与这些大鼠门静脉的平均脂联素浓度相比,瘦BDL大鼠肝静脉脂联素的浓度也没有显著差异(图3B)。尽管fa/faBDL操作的脂联素肝静脉浓度似乎在门静脉上方增加,这些数据没有达到统计学意义(P(P)= 0.06,图3B). 这些数据表明,肝脏可能是肝损伤中瘦素生成的重要来源,这些数据与图4和图5.

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BDL手术后肝静脉中瘦素而非脂联素释放的百分比增加fa/fa以及它们的瘦弱的同窝伙伴。如材料和方法所述,采用放射免疫分析法测定瘦素和脂联素。在处死前对门静脉(PV)和肝静脉(HV)进行测量,并计算平均差值以评估平均循环瘦素和脂联素浓度。这里显示的是肝静脉中瘦素和脂联素浓度相对于门静脉瘦素或脂联素水平增加的百分数,取100%。与PV相比,只有接受BDL治疗的瘦弱窝友的HV瘦素水平显著增加1.5倍(*P(P)< 0.01). HV和PV的瘦素浓度差异在fa/faBDL组大鼠。脂联素也是如此,如图4B,瘦肉型BDL和fa/faBDL大鼠组(P(P)= 0.06;n个=每个治疗组10,瘦素浓度(单位:ng/ml)。所有来自fa/fa瘦肉组或瘦肉组进行了假手术,瘦素和脂联素在HV和PV上无差异(此处未显示数据)。

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瘦素和α-SMA的免疫组化。如材料和方法中所述,使用双标记技术对瘦素和α-SMA进行免疫整合。α-SMA(在显微照片中标记为“肌动蛋白”)呈黑色(镍二氨基联苯胺底物),瘦素呈砖红色(新星红)。苏木精计数器染色(天蓝色)。具有代表性放大倍数的实验条件副标题的图形:FFN,fa/fa操作不当的(A类); FFB、,fa/fa胆管结扎(B类); LLN,精益半成品(C类); LLB,瘦胆管结扎(D–E型).E类演示(红色箭头瘦素;蓝色箭头,α-SMA)瘦素与α-SMA细胞的共同定位,在图5具有实时RT-PCR和图3A瘦素的酶联免疫吸附测定(见正文)。G公司高:分别来自LLB和LLN肝切片的无一级抗体的生物素化二级抗体。原始放大倍数,×40(G公司,H(H)).

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RT-qPCR分析四个治疗组全肝中α1(1)胶原、α2(1)胶原蛋白、α-SMA、TGF-β1和瘦素的表达。如条形图所示,四个治疗组中每个治疗组与肝纤维化相关的关键基因的表达。从肝组织中提取的总RNA用于通过实时RT-PCR测定α1(1)胶原、α2(1)胶原蛋白、α-SMA、TGF-β1和瘦素的mRNA表达,如材料和方法中所述。观察到的瘦弱的室友的mRNA表达水平为对照组的100%。结果为平均值±标准偏差,代表每个分析基因在每个治疗条件下的12个反应*P(P)与精益半操作(对照)值相比,<0.05。

受BDL影响的fa/fa大鼠瘦素和α-SMA共定位

免疫组化结果显示瘦素和α-SMA是否会在同一细胞中共存图4.单独使用时,α-SMA会染黑,如图所示图4、A、B和C仅限于支持血管结构。相比之下,无论是病态手术组还是fa/faBDL操作大鼠。这些显微照片是典型的肝脏切片,fa/fa虚假操作,以及fa/faBDL手术大鼠的α-SMA染色有限,无瘦素染色(用红色表示)。图4、D和E,包括低(×100,图4D)和高功率(×400,图4E)放大倍数。图4E(×400)瘦素染色和α-SMA染色似乎在同一细胞中共存,RT-qPCR证实了这一点图5并且还支持中提供的数据图2这表明,大量活化的HSC不仅是胶原蛋白生成的潜在来源,而且可以增加BDL操作的瘦鼠肝静脉中的瘦素生成。图4、G和H,表示生物素化二级抗体,没有瘦素或肌动蛋白的一级抗体,是低倍的对照,分别显示缺乏砖红色或天蓝色染色。

RT-qPCR显示HSC激活和肝纤维化相关基因的上调

图5表示基因的RT-qPCR数据,这些基因包括α1(I)胶原、α2(I)胶原蛋白、α-SMA、转化生长因子(TGF)-β1和瘦素,这些基因来自于在上述四种治疗条件下从全肝RNA合成的cDNA。在四种治疗条件下,分别从三个完整肝脏的三个样本中获得数据。对瘦BDL手术动物肝脏的RT-qPCR分析表明,与瘦sham-operated大鼠相比,α2(I)胶原基因表达增加2.5倍,α1(I)胶原蛋白基因表达增加3.5倍,α-SMA基因表达增加1.5倍,瘦素基因表达增加1.4倍。所有其他治疗组与瘦肉型假手术对照组相比,这些分子的表达没有显著增加。尽管TGF-β1在肝纤维化发展中的重要性,42我们没有检测到瘦BDL操作动物TGF-β1 mRNA表达的显著增加;并且,TGF-β1的表达在所有四个治疗组之间没有显著差异。

静态和培养激活HSC中脂联素和瘦素的表达及脂联素受体的表达水平揭示了不同的表达模式

我们推断,如果HSC作为脂肪储存细胞,在损伤或培养激活时产生瘦素,那么在静止状态下,这些细胞不仅不能这样做,而且可能会产生脂联素,脂联素可以促进或维持HSC的静止。事实上,从中可以看出图6A脂联素mRNA表达在培养激活的HSC中显著抑制,但脂联素在静止表型中大量存在。更引人注目的是,通过免疫印迹法评估活化的HSC中缺乏脂联素(图6B).图6A代表对静止和培养激活HSC中瘦素、脂联素和α-SMA表达的RT-qPCR分析。与静止HSC相比,激活HSC中的瘦素和α-SMA分别增加19倍和55倍。另一方面,激活的HSC表型导致脂联素mRNA显著低于静止细胞。免疫印迹研究表明,瘦素和α-SMA存在于活化的HSC中,但并非如预期的那样存在于静止的HSC;而脂联素似乎只存在于静止的HSC中(图6B)因此,虽然激活的HSC合成瘦素,但有趣的是,静止的HSC(而非激活的HSCs)合成脂联素。

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脂联素、α-SMA和瘦素mRNA的表达和各自的蛋白生成揭示了静止和培养激活HSC中的差异表达。答:按照文中所述进行RT-qPCR。将静止HSC中观察到的mRNA表达水平设为对照。结果为平均值±SE,代表星状细胞表型和基因分析的六个反应*P(P)与相应条件下的静止HSC相比,<0.05。B类:静止和激活HSC中脂联素、α-SMA和瘦素的免疫印迹分析。使用新鲜分离的静止和培养激活的HSC制备裂解物,并对脂联素、α-SMA和瘦素进行免疫印迹。β-肌动蛋白作为负荷控制。这些数据代表了多项独立实验。

脂联素受体AdipoR1和AdipoR2均存在于静止和培养激活的HSC中,然而RT-qPCR显示,与静止HSC相比,激活HSC中AR1的mRNA表达减少了近50%(图7A)AdipoR2的表达没有改变(图7A)在两种HSC表型中。AdipoR1和AdipoR2的免疫印迹显示在静止和活化的HSC中都存在这两种受体亚型(图7B)这些结果与HSC应对gAd和fAd的能力一致。25

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AdipoR1和AdipoR2均在静止和激活的HSC中表达。答:按照材料和方法部分所述进行RT-qPCR。与静止细胞相比,AdipoR2的表达水平没有差异。B类:AdipoR1和AdipoR2的免疫印迹分析证实,在静止(Q)和激活的HSC(A)中都存在各自亚型的蛋白质。所有研究均使用单独的HSC裂解物进行三次,一式三份。β-肌动蛋白作为负荷控制。

脂联素导致培养活化的HSC-BrdU掺入减少、PCNA表达减少以及α-SMA减少

为了确定脂联素是否可以干扰活化的HSC活性,我们首先通过转染pcmAdF、,图8是一种典型的免疫印迹法,表明HSC裂解物和分泌的脂联素都是由在SF培养基(pcmAdF-U)中转染pcmAdF所致。在SF条件下转染对照载体(pcDNA3.1-U)或存在具有10%FBS的对照载体均未在HSC裂解物或培养基中产生显著的脂联素。当转染pcDNA3.1的HSC暴露于10%的FBS时,培养基中存在少量脂联素,然而,这可能是由于血清中存在一些脂联素。然而,在相同条件下,HSC裂解液中存在的脂联素却不存在。

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脂联素表达载体(pcmAdF)的转染导致HSC产生脂联素。用三种载体中的一种进行对照实验,以证明脂联素过度表达的后果和相应的对照:pcmAdF(编码全长脂联素的表位)、pcDNA3.1-U(SF条件下的空载体,0.1%)和pcDNA3.2-S(存在10%FBS的空载体)。向量、实验条件和命名也用于后续研究,如图9免疫印迹法检测HSC和培养基中脂联素的表达,以确保HSC的表达和脂联素分泌,如图所示车道1在没有血清的情况下过表达pcDNA3.1-U的HSC中(车道2)在含有10%FBS的HSC中转染pcDNA3.1后,细胞和培养液中均未检测到脂联素,而脂联素表达极低(车道3). 分别显示了三个独立实验的密度测定法,一式三份;β-actin作为负荷控制。

鉴于pcmAdF转染检测到有效的脂联素过度表达,我们使用相同的实验设计来确定脂联素表达是否会改变BrdU掺入,结果显示图9ASF条件下激活的HSC(pcmAdF-U)中脂联素的过度表达导致HSC增殖显著降低,而HSC转染仅使用载体控制(pcDNA3.1-U)。脂联素过度表达可将HSC增殖显著降低至10%,而在含有10%FBS(pcDNA3.1-S)的情况下,转染载体控制的HSC的增殖率高出7倍(图9A)PCNA是另一种细胞增殖标记物,通过pcmAdF转染活化的HSC可显著降低PCNA,α-SMA的表达也显著降低(图9B); 后者是HSC激活的重要标志。转染对照HSC中缺乏血清确实导致PCNA和α-SMA的减少,但未能实现脂联素转染诱导的显著减少。

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活化HSC中脂联素过度表达显著降低活化HSC增殖和α-SMA含量。答:脂联素表达载体pcmAdF(编码全长脂联素的表位)按照图8并发现减少活化HSC-BrdU掺入。将HSC培养在96 well平板中,每孔转染0.1μg质粒DNA:pcmAdF(编码全长脂联素的表位)、pcDNA3.1-U(SF条件下的空载体)或pcDNA3.3-S(10%FBS存在下的空质粒)。转染24小时后加入BrdU,HSC在有无血清的情况下再生长48小时。如材料和方法中所述,对新合成DNA中BrdU的掺入进行免疫检测,并用分光光度法测定颜色络合物的强度。热量测定结果按照细胞数量进行标准化,并在此绘制为三次独立实验的平均值±SE。脂联素过度表达显著降低HSC增殖至10%,而在10%FBS(pcDNA3.1-S)存在下转染载体控制的HSC的增殖率显著升高*P(P)与转染对照载体(pcDNA3.1-U)的未经处理的HSC相比,<0.01。B类:脂联素载体转染HSC的SF-条件(pcmAdF-U)可降低α-SMA和PCNA的蛋白表达水平。为了确定脂联素对α-SMA和PCNA表达的影响,将HSC增殖标记物、4μg质粒DNA、pcmAdF(编码全长脂联素的表位)或pcDNA3.1(载体控制)转染到100 mm的HSC中盘子。48小时后,制备HSC裂解物,通过十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳对总蛋白进行定量和解析,然后用α-SMA和PCNA抗体进行免疫印迹分析。β-肌动蛋白作为负荷控制。所示为相同的代表性免疫印迹以及结果的密度测定分析。

脂联素不仅降低α-SMA的表达,而且通过免疫细胞化学和Hoechst染色评估其诱导HSC凋亡

我们还研究了脂联素过度表达是否会导致激活的HSC凋亡。免疫染色FLAG标记HSC的荧光显微镜(转染pcmAdF以检测脂联素)(图10A)Hoechst染色显示脂联素过度表达导致细胞凋亡(图10、B和C).这些数据是量化的(图10E)HSC凋亡百分比除以多个微区转染HSC的总数。具有代表性的图像(图10D)显示α-SMA阳性和FLAG标记HSC的共同定位。来自同一微场的显微照片是三个独立实验的代表,其中每个实验使用10个微场进行定量测定。

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脂联素过度表达诱导α-SMA阳性细胞中HSC凋亡。如文中所述,将培养物激活的HSC生长在室载玻片上,并如前所述转染图8和9.pcmAdF,编码全长脂联素的表位;pcDNA3.1,矢量控制。答:用荧光显微镜观察HSC,以鉴定脂联素和α-SMA阳性细胞;Hoechst染色检测细胞凋亡。38 B类:HSC的代表性荧光显微照片显示存在脂联素阳性细胞,pcmAdF的转染效率为18±1.2%;Hoechst染色显示HSC凋亡小体。抄送:脂联素阳性HSC与Hoechst阳性HSC的共放大。医生:FLAG标记的脂联素阳性细胞也与α-SMA阳性细胞共定位。所有显示的面板来自相同的微场和相同的单元(白色箭头). 条形图中显示的凋亡HSC百分比计算为凋亡细胞数/FLAG标记的脂联素阳性细胞总数,并与成功转染载体对照的凋亡细胞/HSC数(9.4%)进行比较(*P(P)< 0.01). 凋亡HSC的百分比表示三次独立实验的10个高功率场的平均值±SE。原始放大倍数,×400(A类).

脂联素也能诱导活化HSC的凋亡,但在静止表型中不能诱导凋亡,该作用由半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3介导

为了确定脂联素是否会诱导静止的HSC凋亡,将新鲜分离的细胞培养并转移到Matrigel以维持静止,如材料和方法中所述。在塑料室载玻片上生长三天激活的HSC或第二代(完全激活的)HSC;监测所有细胞类型的α-SMA,以测量各自的激活状态。在血清饥饿后,如所述用gAd或fAd处理细胞。Hoescht染色(图11A)与生长在Matrigel上的静止HSC相比,暴露于gAd或fAd的活化HSC的凋亡显著增加。这些结果证实了图10脂联素在活化的HSC中过度表达。半胱天冬酶3(p19)裂解探针的免疫印迹分析(图11B)明确证明在gAd处理的活化HSC中存在裂解的caspase 3;而在gAd处理或fAd处理的静止细胞中均未检测到裂解酶。在HSC表型中,gAd或fAd对MAPK磷酸化均无影响(数据未显示)。最后,如所示图11C通过XTT减少,gAd或fAd显著降低活化HSC(3天和初级传代的第二代HSC)的细胞活力,但在Matrigel上生长的静止HSC中没有这样做。这些数据证实,gAd或fAd在活化的HSC表型中诱导细胞凋亡,但在静止细胞中不诱导细胞凋亡。事实上,静止HSC的凋亡或生长不受任何治疗条件的影响,包括血清或血清饥饿。

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脂联素在静止的HSC中不能诱导凋亡,但在活化的HSC却能诱导凋亡。答:分离HSC后,细胞在基质上生长以保持静止,或在塑料上生长,如材料和方法所述。通过Hoechst染色分析暴露于gAd或fAd的HSC的凋亡情况。gAd和fAd均显著诱导活化HSC的凋亡(*P(P)< 0.01).B类:为了确定caspase 3是否在活化的HSC凋亡中发挥作用,免疫印迹分析显示,脂联素处理的活化HSC导致裂解caspase 2(p19)增加,而这在静止的HSC裂解物中未检测到。本实验使用三种不同的裂解液进行。抄送:面对gAd或fAd的HSC生存能力的XTT分析表明,gAd、fAd或血清均未改变在Matrigel上生长的静止HSC的生存能力,如文中所述。然而,无论是3天龄的原代细胞还是第二代传代HSC,对任何一种脂联素的反应都显示出细胞活力显著降低(*P(P)<0.01,与在10%FBS存在下生长的相应HSC相比#P(P)<0.05,与在10%FBS中生长的相应细胞相比,3天龄的HSC)。结果代表了多个独立实验。

讨论

最近几家实验室的研究表明,瘦素是促进肝纤维化的关键脂肪因子。与大多数脂肪因子形成鲜明对比的是,脂联素的表达和血清浓度没有增加,43但在各种肥胖和胰岛素抵抗状态下,包括包括NAFLD在内的代谢综合征,都有所减少。与瘦素一样,脂联素具有重要的生理作用,包括抗动脉粥样硬化特性;44而且,低脂联素血症已被证明与人类冠状动脉疾病有关。45脂联素可能通过诱导caspase介导的内皮细胞凋亡,作为血管生成的负调控因子而发挥抗肿瘤作用;这种效应似乎与AMP激酶介导的信号转导无关。46本研究提供了明确的生理学证据,证明瘦素信号轴在体内建立胆汁淤积性肝损伤模型,强化瘦素是促进肝纤维化的关键脂肪因子的假设。我们还首次报道了静止的HSC合成脂联素;但脂联素可通过半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶激活诱导活化的HSC凋亡并抑制增殖,而在静止的HSC中则无法做到这一点。据我们所知,这是关于脂联素在慢性肝病(尤其是与非酒精性脂肪性肝炎相关的慢性肝病)中潜在抗纤维化治疗机制的首次报道。

如前所述,许多工作人员已经表明,化学诱导的急性和慢性肝损伤,或使用甲硫氨酸缺乏饮食,需要有功能的瘦素和瘦素受体才能发生肝纤维化。1–4这项研究首次通过使用胆管结扎损伤模型证明(fa/fa)大鼠或其瘦弱的室友认为,瘦素及其信号装置是大范围肝纤维化的绝对必要条件,而这种要求并不是啮齿动物化学损伤的产物。两者都是fa/fa与接受假手术的相同动物相比,接受BDL的瘦动物血清总胆红素和碱性磷酸酶显著升高。尽管两个BDL操作组都有明显的胆汁淤积,但只有瘦肉动物出现了明显的纤维化。HSC的激活导致细胞骨架中平滑肌蛋白的产生,并且是慢性肝损伤中肝纤维化发展的核心。肝纤维化,Picrosius红染色清楚地显示图1α-SMA的存在也证实了(图2)激活的HSC在BDL处理过的瘦胎鼠和通常发现门脉肌成纤维细胞的门脉结构以外显著丰富。

导致持续肝损伤的瘦素来源尚存在争议。我们和其他人已经证明瘦素mRNA和蛋白存在于活化的HSC中,但不存在于静止的HSC在体外未检测到枯否细胞和肝细胞中的瘦素生成。9这些数据很重要,因为与沉积相关的瘦素在人类中的表达不同,皮下脂肪细胞中的表达高于网膜脂肪细胞;47然而,由于大鼠网膜脂肪细胞的表达可能发生改变,48我们通过测量所有治疗动物门静脉和肝静脉的血清瘦素浓度,试图消除BDL可能增加的瘦素的潜在来源。虽然我们不能完全排除除激活的HSC外的肝细胞对这一增加负责图3高倍镜下显示,瘦素与α-SMA阳性细胞共定位。在任何其他治疗条件下均未出现这些显微镜检查结果。我们也不能忽视肝外来源的瘦素产生可能会导致肝纤维化,尤其是NASH;或者,瘦素从肝脏储存物中释放可能发挥作用,因为瘦素与OB-Re结合,一种循环的瘦素结合蛋白可能会释放肝脏中的游离瘦素,49我们的数据令人信服地表明,肝损伤中瘦素的重要组成部分来自HSC的激活;并且活化的HSC是肝纤维化发展中瘦素的主要来源。虽然瘦肉型BDL动物中瘦素的绝对增加似乎是名义上的,但据我们所知,这是第一次定量测量与体内需要进行实验和未来的研究,以确定促纤维化作用在生理上必需的瘦素浓度。我们也没有通过RT-qPCR检测到瘦素增强TGF-β1的mRNA(图5)在我们的体外与增强细胞外肝基质相关的关键基因分析。这一发现的一个解释可能是因为瘦素是诱导具有生物活性的TGF-β1蛋白所必需的,而不是新生的mRNA表达。另一种解释可能是瘦素增加了TGF-βII型受体的表达,正如之前在系膜细胞中所证明的那样分贝/分贝老鼠。50尽管所提供的数据表明,瘦素具有独立于TGF-β1的作用潜力,但阐明瘦素和TGF-α1之间信号串扰的额外实验可能提供更明确的解释。

瘦素是包括脂联素在内的六种脂肪细胞因子之一,脂联素被认为在胰岛素抵抗的发展和维持中发挥着动态作用。51由于胰岛素抵抗是NASH发展的核心,而胰岛素抵抗与肝纤维化的发展尚未建立直接联系,因此我们检测了HSC中脂联素的表达是否发生改变体外或者用激活的培养基在体外模型。我们的理由是基于最近发表的两份报告20,21表明脂联素体内可能对肝损伤有保护作用,因为四氯化碳诱导的脂联素敲除小鼠肝纤维化增加。21

HSC中脂联素蛋白缺失和脂联素mRNA表达极低之间的差异可能是由于分泌型脂联素的合成和包装过程中涉及转录后或翻译后修饰,这与最近关于脂联素表达的报告一致。52由于这是第一份关于HSC产生脂联素的报告,并且我们对脂联素调控的理解正在迅速发展,因此在不久的将来需要解决HSC中脂联素基因调控和合成的控制问题。

由于脂联素是一种分泌蛋白,我们进一步研究了HSC中是否存在脂联素受体。AdipoR2主要在肝脏中发现,而AdipoR1据报道主要在骨骼肌中发现。AdipoR1和AdipoR2均存在于静止和培养激活的HSC中;然而,与静止的HSC相比,活化的HSC中AdipoR1的mRNA表达减少了50%(图7A)免疫印迹证实在静止和激活的HSC中都存在这两种受体(图7B)这与我们在活化的HSC暴露于gAd或fAd时获得类似结果的事实一致。重要的是,这种治疗未能诱导静止的HSC凋亡或抑制有丝分裂;而gAd或fAd对活化的HSC、抑制有丝分裂和诱导caspase介导的凋亡具有深远的影响。这些数据补充了通过在HSC中过度表达fAd获得的数据(图10)并强烈支持脂联素在活化而非静止HSC中的促凋亡作用(图11)据我们所知,这是首次在分离的HSC中鉴定两种蛋白受体亚型。AdipoR1和AdipoR2的表达分别作为球状和全长脂联素的受体,传统上被认为通过增强AMP激酶活性来调节作用,53,54PPAR-α配体活性55脂肪酸氧化和脂联素对葡萄糖的吸收。25

虽然还需要研究更多的分子细节,但这是第一份报告,提供了NASH、胰岛素抵抗、代谢综合征与肝纤维化之间的直接联系。我们通过检测关键的细胞机制——增殖和凋亡——这是一种潜在的治疗机制,已知瘦素与纤维化相关,瘦素与脂肪因子对应物脂联素通过诱导caspase介导的活化HSC凋亡来保护肝纤维化。因此,脂联素可能对肝纤维化的解决具有积极而直接的作用。目前我们无法确定哪种受体亚型对脂联素更敏感。尽管如此,我们的发现为体内此前发表的研究表明,脂联素对NASH的肝脏损伤具有保护作用,并且具有抗纤维化作用。21,22重要的是,这项研究提供了数据来证实瘦素的一个生物学特性是增强肝纤维化,同时确定脂联素可能具有新的相反作用。

致谢

我们感谢Donna Suresch女士出色的组织准备和分析。

脚注

向Frank A.Anania,M.D.,F.A.C.P.(地址:佐治亚州亚特兰大市迈克尔街615号埃默里大学医学院消化系Whitehead生物医学研究大楼248室,邮编:30322)发送转载请求。.ude.yrome@ainanaf:liam-E

由美国公共卫生署(将AA 12933和DK 062092授予F.A.A.)、埃默里大学医学院医学部(授予F.A.A)和DK067045(授予S.S.)支持;R24 DK064399;还有埃默里消化疾病中心。

X.D.和N.K.S.为该文章做出了同等贡献。

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文章来自美国病理学杂志由以下人员提供美国病理研究学会