长链脂肪酸通过CD36介导的氧化应激促进肝细胞激活

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目的:肝纤维化是各种慢性肝损害因素所导致的肝脏结缔组织异常增生,以细胞外基质(extracellular matrix,ECM)过度沉积为主要特点,其持续性发展可导致肝硬化。目前大量证据表明,肝细胞激活实际上就是上皮间质转分化过程,可导致细胞外基质的过度沉积从而促进肝纤维化的形成。值得注意的是,肝细胞中的脂质蓄积和脂质代谢异常与慢性肝损伤的发病密切相关。隶属于B族清道夫的模式识别受体—脂肪酸转运酶(Fatty acid translocase),又称为白细胞分化表面抗原36(Cluster of Differentiation 36,CD36)在肝脏的表达异常与慢性肝损伤病变具有相关性。研究证实CD36介导长链脂肪酸(Long chain fatty acids,LCFA)摄取并且参与到肌成纤维样细胞活化的过程中。但是,对于LCFA是否直接促进肝细胞活化及潜在的机制尚不清楚。本研究旨在探讨CD36是否直接参与到肝细胞的激活和肝纤维化的发生过程中及其可能的机制,为肝纤维化的预防和治疗提供一个新的方向和理论依据。方法:第一部分:选取C57BL/6J背景的雄性野生型(WT)小鼠,分别给予正常饮食(Normal Chow Diet,NCD)和高脂饮食(High Fat Diet,HFD)14周以建立体内模型。14周后收取小鼠血清和肝脏组织,检测小鼠血清游离脂肪酸(FFA)和甘油三脂(TG)水平;实时荧光定量PCR(RT-PCR)检测小鼠肝脏促纤维化基因Acta-2、Ⅰ型胶原(collagen typeⅠ,col1)、Ⅳ型胶原(collagen typeⅣ,col4)的表达;western blot技术和RT-PCR检测小鼠肝脏CD36蛋白和mRNA的表达。第二部分:选取人张氏肝细胞,分别给予0.1mmol/L和0.2mmol/L的棕榈酸(Palmitic acid,PA)处理48h建立体外模型。细胞增殖实验了解PA在不同浓度、不同时间情况下对肝细胞的增殖和毒性的影响;氟化硼二吡咯(dipyrromethene boron difluoride,BODIPY)脂质染色检测肝细胞脂质蓄积情况;western blot技术检测肝细胞CD36蛋白的表达;利用CD36 siRNA瞬时转染建立CD36低表达肝细胞模型,给予0.2mmol/L PA处理48h,分别用western blot技术和RT-PCR检测肝细胞CD36蛋白和mRNA的表达水平以鉴定模型。BODIPY脂质染色检测CD36低表达的肝细胞脂质蓄积情况;western blot技术检测PA诱导的肝细胞和CD36低表达的肝细胞激活标志物a平滑肌动蛋白(a-Smooth muscle actin,a-SMA)和波形蛋白(vimentin)的表达;RT-PCR检测PA诱导的肝细胞和CD36低表达肝细胞活化标志基因Acta-2、vimentin和结蛋白(desmin)以及转化生长因子-β(Transforming growth factors-β,TGF-β)信号通路相关的转录因子(Snail、Twist和Zeb1)的表达。第三部分:利用第一部分的体内模型和第二部分的体外模型,取NCD和HFD两组小鼠肝脏组织,用比色法检测小鼠肝脏丙二醛(MDA)和过氧化氢(H2O2)含量;分别检测0.2mmol/L PA诱导的肝细胞以及CD36低表达的肝细胞活性氧族(Reactive oxygen species,ROS)和H2O2水平;RT-PCR检测不同浓度抗氧化剂(N-acetylcysteine,NAC)处理0.2mmol/L PA诱导的肝细胞和不同浓度H2O2处理0.2mmol/L PA诱导的CD36低表达的肝细胞活化标志基因Acta-2、vimentin和desmin以及TGF-β信号通路相关的转录因子(Snail、Twist和Zeb1)的表达;western blot技术检测不同浓度H2O2处理0.2mmol/L PA诱导的CD36低表达的肝细胞激活标志物a-SMA和vimentin的表达。结果:第一部分:HFD喂养的小鼠血清FFA和TG水平较NCD喂养的小鼠明显升高;HFD不仅能够明显上调肝脏促纤维化基因Acta-2、col1和col4而且还能增加肝脏组织CD36的表达,提示:CD36可能参与到高脂诱导的肝纤维化的发生发展过程中。第二部分:PA不能促进肝细胞的增殖且0.1mmol/L和0.2mmol/L PA处理肝细胞是相对无毒性的。同时,PA能够明显促进肝细胞内脂质集聚而CD36低表达以后肝细胞内脂质集聚明显减少;此外,western blot结果显示:PA能够上调的肝细胞激活标志物a-SMA和vimentin的表达增加,而CD36低表达能够使上调的a-SMA和vimentin的表达下降。不仅如此,RT-PCR结果显示:PA能够明显上调肝细胞活化标志基因Acta-2、vimentin和desmin以及TGF-β信号通路相关的转录因子(Snail、Twist和Zeb1)的表达,而CD36低表达能够使上调的肝细胞活化标志基因以及TGF-β信号通路相关的转录因子表达明显下降。第三部分:HFD喂养的小鼠肝脏MDA和H2O2含量较NCD喂养小鼠明显增加;同时PA处理的肝细胞ROS和H2O2水平明显提高,但是在CD36低表达的肝细胞ROS和H2O2水平明显下降;提示CD36能够调节PA诱导肝细胞氧化应激的产生。NAC能够下调肝细胞活化的标志基因Acta-2、vimentin和desmin和TGF-β信号传导途径有关的转录因子(Snail、Twist和Zeb1)mRNA的表达,但是在CD36低表达的肝细胞中补充H2O2,可以逆转上述表型。结论:1、LCFA能够上调肝细胞Acta2,Vimentin,Desmin和TGF-β信号通路有关的转录因子的表达从而促进肝细胞激活;2、CD36低表达能够抑制LCFA诱导的肝细胞活化;3、氧化应激在CD36调节的LCFA诱导的肝细胞活化中发挥着重要作用。
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