Human Mesenchymal Stromal Cells Resolve Lipid Load in High Fat Diet-Induced Non-Alcoholic Steatohepatitis in Mice by Mitochondria Donation

doi:10.3390/cells11111829

.2022年6月2日；11(11):1829.

doi:10.3390/cells1111829。

人间充质干细胞通过线粒体捐赠解决高脂饮食诱导的非酒精性脂肪性肝炎小鼠的脂质负荷

附属公司

¹德国莱比锡大学医学中心内脏、移植、胸血管外科，04103。
²德国耶拿大学医院内脏和血管外科普通科，邮编07747。
^三德国吉森35392，Justus-Liebig-University，胃肠科。
⁴海德堡大学医院病理学研究所，德国海德堡69120。

PMID： 35681524
预防性维修识别码： PMC9180625型
内政部： 10.3390/细胞1111829

人间充质干细胞通过线粒体捐赠解决高脂饮食诱导的非酒精性脂肪性肝炎小鼠的脂质负荷

桑德拉镍业公司等。细胞. 2022.

.2022年6月2日；11(11):1829.

doi:10.3390/cells1111829。

附属公司

¹德国莱比锡大学医学中心内脏、移植、胸血管外科，04103。
²德国耶拿大学医院内脏和血管外科普通科，邮编07747。
^三德国吉森35392，Justus-Liebig-University，胃肠科。
⁴海德堡大学医院病理学研究所，德国海德堡69120。

PMID： 35681524
预防性维修识别码： PMC9180625型
内政部： 10.3390/细胞1111829

摘要

间充质基质细胞（MSC）日益成为改善非酒精性脂肪性肝炎（NASH）的一种选择，NASH是一种严重的疾病，未经治疗可能会发展为肝硬化和癌症。在临床转化之前，需要建立MSC的作用模式。在这里，我们通过喂食高脂肪饮食在免疫缺陷小鼠模型中建立了NASH。通过脾内移植将人骨髓间充质干细胞移植到肝脏。生化和图像分析证实，人类间充质基质细胞通过降低肝脏脂质含量和炎症以及恢复组织内稳态，改善了小鼠肝脏中高脂肪诱导的NASH。MSC介导的基因表达变化表明从脂质储存到脂质利用的转变。很明显，宿主小鼠肝细胞含有人线粒体。因此，将人线粒体捐赠给小鼠肝细胞是可行的。因此，人MSC可能为脂质分解提供氧化能力，随后恢复代谢和组织稳态。

关键词：细胞移植；间充质基质细胞；线粒体转移；非酒精性脂肪性肝炎。

PubMed免责声明

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

数字

图1
高脂肪饮食小鼠发展为NASH：(A类)喂食对照（ND）或高脂饮食（HFD）的动物肝脏切片的HE染色；在指示的情况下，动物接受MSC（+MSC）或未经治疗（−MSC）。箭头表示炎症病灶。图片代表每组中的两种不同动物。(B类)使用NAS[34]或SAF[35]得分确定NASH得分；每组包括3只（ND−MSC）、4只（ND+MSC。列中的数字表示根据使用的相应评分系统得出的分数（参见材料和方法）。对分数的病理评估显示，没有NAFLD（绿色）、NASH（橙色）或边界和NAFLD。

图2
MSC治疗改善高脂饮食小鼠肝脏脂质含量；(A类)在PBS（−MSC）或MSC（+MSC）应用前和术后1周，用苏丹红III染色法对切除肝切片中的脂滴进行组织化学检测；MSC组和未经MSC治疗组中分别有5只和6只不同动物的图片具有代表性；插图中显示了脂质的百分比（原始放大倍率：20倍）；(B类)代表性图片的定量图像分析(A类); 数值为平均值±SEM，计算为手术（切除）时和应用PBS（−MSC）或MSC（+MSC）后1周的脂质含量之间的差异。该计算是为了解释不同动物不同程度NASH的不同起点；(C类)使用甘油三酯测定试剂盒（Abcam）生化测定肝脏甘油三酸酯；每组3只（ND−MSC）、4只（ND+MSC）、9只（HFD−MSC）和9只（HFD+MSC）动物的平均值±SD；英寸(B类,C类)，双面学生的t吨-采用检验法计算显著性。

图3
相关基因的mRNA表达：(A类)脂质利用：FABP1、PPARα、ACOX1；(B类)β-氧化：ACSL1、ACAA2和CPT1；和(C类)甘油三酯合成：经人MSC（+MSC）治疗的高脂饮食小鼠（HFD）肝脏中的FASN和MOGAT1；用sqRT-PCR和密度测定法定量mRNA丰度；表达标准化为用作看家基因的β2-微球蛋白的丰度；数值为每组3只（ND−MSC）、4只（ND+MSC。通过单向方差分析和Newmann–Keuls检验（SigmaStat；Jandel Scientific，San Rafael，CA，USA）验证了各组之间的显著差异。

图4
高脂肪饮食小鼠受体肝脏中的人类供体MSC。使用抗人特异性HepPar1抗体对人MSC移植中的氨甲酰磷酸合成酶1进行免疫组织化学检测，发现移植的MSC（+MSC）在无ND和无NASH（HFD）的肝脏中呈片状分布。中间和底部面板上的白色箭头划分了小鼠实质内移植人类MSC的区域。底部面板显示上述面板的放大倍数较高（原始杂志20×）（原始杂志10×）。图片代表每组中的3种不同动物。右侧的面板显示了人类和小鼠肝组织中的阳性和阴性对照染色。标尺-100µm。

图5
MSC治疗改善高脂肪饮食小鼠的肝纤维化：(A类)用天狼星红染色法对喂食高脂饮食（HFD）和不喂食（ND）的动物肝切片中的胶原蛋白进行组织化学检测；如有指示，用人MSC（+MSC）或未经治疗的（−MSC）处理小鼠；每组中有3只不同动物的图片具有代表性（原始放大倍数：20×；比例尺-100µm）；(B类)代表性图片的定量图像分析(A类); 数值为每组3只（ND−MSC）、4只（ND+MSC；使用ImageJ分析每只动物的10个组织切片；统计学处理采用SPSS23软件；在对标准分布进行评估后，应用Kruskal-Wallis算法和post-hoc Bonferroni算法进行显著性计算；(C类)sqRT-PCR评估胶原1A1（Col1A）和αSMA mRNA的丰度；表达被归一化为Hprt1（次黄嘌呤磷酸核糖转移酶1）的表达，用作看家基因；值为每组3只（ND−MSC）、4只（ND+MSC）、5只（HFD−MSC）和6只（HFD+MSC）动物的平均值±SEM。

图6
MSC治疗恢复高脂饮食小鼠肝脏组织稳态；(A类)用荧光免疫组织化学方法检测高脂饮食与非高脂饮食动物肝切片中E-钙粘蛋白（红色）和β-连环蛋白（绿色）的表达；如有指示，用人MSC（+MSC）或未经治疗的（−MSC）处理小鼠；每组中有3只不同动物的图片具有代表性（原始放大倍数：20×；比例尺-100µm）；白色箭头标出E-cadherin和β-catenin在门脉周围肝细胞中的带状共表达（黄色=红色/绿色覆盖），而β-catentin在门静脉周围肝细胞呈泛面表达；蓝色，DAPI核染色。白色箭头表示NASH肝脏中脂质沉积的“孔洞”；(B类)用sqRT-PCR定量E-cadherin mRNA丰度；表达标准化为β2-微球蛋白作为看家基因的表达；数值为每组3只（ND−MSC）、4只（ND+MSC）和6只（HFD−MSC）动物的平均值±SEM；单因素方差分析和LSD事后检验，计算各组间的显著性。

图7
MSC治疗降低高脂饮食小鼠肝脏炎症的分子标记物：(A类)通过sqRT-PCR定量TNFαmRNA的丰度；表达标准化为作为看家基因的次黄嘌呤磷酸核糖转移酶（Hprt1）的表达；数值为每组3只（ND−MSC）、4只（ND+MSC；(B类)采用多重分析法对TIMP-1和MMP-12进行定量；每组4、4（ND−MSC）、4、3（ND+MSC）、5、6（HFD−MSC）和7、7（HFD+MSC）动物测定TIMP-1和MMP-12的平均值±SEM；数值为平均值±SEM；统计学：约翰逊变换后LSD事后检验。

图8
人线粒体来源于小鼠肝细胞中移植的hBM-MSC。喂食对照组（ND）或高脂饮食（HFD）的小鼠要么接受（+MSC），要么不接受（−MSC）人类骨髓源性MSC。(A类)鼠标亲环素（左栏为绿色（叠加）；右栏为白色/灰色（绿色通道），左栏为红色（叠加）；用种特异性抗体对肝组织切片进行免疫荧光检测。图像由蔡司Axio Observer拍摄。Z1显微镜，载ApoTome.2，40倍物镜放大。白色箭头标记接受人类MSC的肝脏中的人类线粒体。没有MSC移植的肝脏没有显示信号。细胞核用DAPI（蓝色）染色。星号标记喂食高脂肪食物的动物肝脏中的脂滴。图片代表了每组2-3只动物的肝脏。(B类)代表性图片的定量图像分析(A类). 数值分别为（ND−MSC）、（ND+MSC）和（HFD−MSCs）组中2种不同动物切片上5个视野的平均计数±SEM，以及（HFD+MSC”组中3种不同动物的切片上7–8个视野的数值。使用ImageJ软件分析视野，如材料和方法所述。统计采用SPSS 23软件。在评估标准分布后，应用Kruskal–Wallis算法和事后Bonferroni计算显著性。(C类)显示小鼠亲环素（绿色）和人线粒体（红色）在接受MSC移植的小鼠肝细胞中共同定位的代表性图像，这些小鼠接受对照饮食（ND）或高脂肪饮食（HFD）。程序如所述(A类)除了图像是在63倍物镜放大率下拍摄的。标尺-100µm。

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1. Dietrich P.、Hellerbrand C.非酒精性脂肪肝、肥胖和代谢综合征。最佳实践。研究。临床。胃肠病学。2014;28:637–653. doi:10.1016/j.bpg.2014.07.008。-内政部-公共医学
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本研究由德国波恩德意志联邦基金会（DFG）资助，拨款编号280809505和436883643（CH 109/22和CH 109/26），DFG RO 3714/4-1；RO957/10-1；2021年LOEWE/DRUID灵活基金；冯·贝林·伦琴基金会2019-2022#66-0008。

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