Cyp2c29基因在小鼠化学诱导肝损伤中作用研究

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肝癌是世界上最常见且死亡率最高的癌症之一。研究证明,慢性炎症在肝癌的发生发展中扮演着重要的角色,推动肝细胞的恶变和增殖、肝纤维化的产生以及肝癌的侵袭转移等一系列过程。本文基于二乙基亚硝胺(DEN)联合高脂饲料诱导肝癌发生的小鼠模型,通过高通量测序,分阶段采集了小鼠肝癌发生发展不同阶段的转录组数据,分析各阶段的mRNA表达差异,希望以此找到肝癌发病的关键基因和相关信号通路。本研究发现,Cyp2c29作为细胞色素P450家族的一员,在小鼠肝部具有丰富的表达,然而随着肝癌的发生发展,其表达水平持续降低。体外RAW264.7细胞实验显示,Cyp2c29通过催化花生四烯酸产生环氧二十碳三烯酸(EET),抑制核因子κB(nuclear factor-kappa B,NF-κB)通路激活,减少炎性细胞因子的分泌。体内实验证明,Cyp2c29能减缓对乙酰氨基酚(APAP)和四氯化碳(CCl4)引起的小鼠肝损伤,抑制体内NF-κB和相关的炎症激活通路,减少炎症引起的肝细胞代偿性增殖。主要研究结果如下:(1)利用DEN联合高脂饲料建立了小鼠的肝癌发生发展模型,并在模型的不同阶段取样观察。病理切片显示,在30周的造模过程中,小鼠会出现类似人类的肝炎、肝脂肪化、肝纤维化直至肝癌等不同的病理阶段,是较为理想的肝癌发生发展模型。通过对不同阶段小鼠肝脏的mRNA测序以及比较分析,我们发现细胞色素P450酶系的一系列基因在小鼠肝癌发病过程中出现显著性变化。尤其是Cyp2c29,在正常小鼠中有着丰富的表达,而随着肝癌发病过程的推进,呈持续下降趋势。这一变化主要发生在肝实质细胞中。q RT-PCR对各阶段小鼠肝脏Cyp2c29 mRNA的定量分析也验证了这一点。此外,我们通过TCGA(The Cancer Genome Atlas)数据库发现,人体内与Cyp2c29高度相似的同源基因CYP2C8和CYP2C9的表达水平与肝癌病人的生存期以及肝癌分期显著相关。这些数据表明,无论是在动物模型还是肝癌病例中,CYP2C家族的表氧化酶降低可能是肝癌发生发展的重要因素之一。(2)通过Cyp2c29的荧光质粒体外转染实验,研究了Cyp2c29对肝细胞、巨噬细胞的作用。在Cyp2c29质粒转染肝细胞HL-7702的实验中,Cyp2c29能增加EET的生成。EET作为活性环氧化合物,具有显著的抗炎效应,能够抑制RAW264.7细胞NF-κB通路的激活,减少细胞上清液中白介素-1(IL-1)、肿瘤坏死因子(TNF)等炎性细胞因子的水平。我们用LPS激活的RAW264.7细胞的上清液模拟炎症介质,发现该上清液能引起小鼠原代肝细胞的增殖,而100nmol/L 14,15-EET能抑制这种炎症细胞因子引起的增殖效应。体外实验表明,Cyp2c29催化的EET产生,抑制了NF-κB通路和炎症的激活反应,这可能是Cyp2c29抑制肝细胞增殖的原因。(3)利用APAP和CCl4诱导的肝损伤模型验证Cyp2c29基因的作用。类似于DEN模型,在APAP模型中,小鼠肝细胞中Cyp2c29的表达下调。通过质粒转染,小鼠肝脏Cyp2c29表达升高。Cyp2c29高表达组的小鼠相对于空载体组,肝损伤程度较轻,血清ALT和AST水平相对下降显著,病理切片显示肝细胞坏死区域减小。免疫印迹实验表明,在Cyp2c29高表达组,小鼠肝脏磷酸化NF-κB的水平下调。转录组测序表明,NF-κB、TNF和MAPK相关通路中基因表达降低。我们还发现Cyp2c29的表达与IL-1β,TNF,CCND1和CCL2的表达呈负相关。在CCl4模型中,Cyp2c29质粒转染组同样表现出ALT和AST水平下降,肝脏炎性细胞减少,肝损伤评分降低。动物实验证明,Cyp2c29可能是通过抑制NF-κB以及后续炎症反应的激活来减轻肝损伤。(4)揭示传统中药二至丸护肝作用是否与调控Cyp2c29的表达相关。结果证明,二至丸确实升高了肝损伤小鼠的Cyp2c29水平。在两种模型中,600mg/kg的二至丸预处理四周后的小鼠相对于单纯的模型组小鼠,肝脏损伤程度较轻,血清转氨酶浓度较低,肝脏中TNF-α、TGF-β等炎性细胞因子表达下降,Kupffer细胞的活化减少。二至丸对CCl4和DEN诱导的肝损伤体现出保护作用,这种效应的产生可能与二至丸升高了肝脏Cyp2c29表达,从而抑制了Kupffer细胞的激活以及下游的炎症通路相关。以上研究表明,Cyp2c29基因在小鼠肝癌的发生发展中扮演着重要角色。CYP表氧化酶基因可能是小鼠和人肝损伤和肝癌发展中的关键基因,有望成为肝病临床诊断和治疗的新靶点。
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