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研究背景及目的:肝纤维化是各种慢性肝病发展的中心环节,其特点是细胞外基质(Extracellular matrix,ECM)的过度沉积。活化的肝星状细胞(Hepatic stellate cells,HSCs)是ECM的主要来源,因此抑制HSC活化或诱导其程序性死亡被认为是治疗肝纤维化的有效策略。铁死亡,一种区别于传统细胞死亡的新型程序性细胞死亡形式,以细胞内铁驱动的脂质活性氧(Reactive oxygen species,ROS)的累积为特征。诱导HSC铁死亡可以抑制ECM的沉积,这为肝纤维化的治疗提供了一个全新视角。尽管如此,铁死亡与肝纤维化之间的潜在关系研究甚少。于是,本课题着眼于探索铁死亡在治疗肝纤维化中的作用和机制。索拉非尼是一种铁死亡诱导剂。同时,索拉非尼通过抑制HSC增殖或诱导HSC凋亡抑制ECM的累积减轻肝脏纤维化。那么除了现有的机制以外,索拉非尼作为铁死亡诱导剂是否可以通过诱导HSC铁死亡抗肝纤维化有待研究。本研究探索索拉非尼在HSC铁死亡抗肝纤维化中的作用,并进一步探索HSC铁死亡在索拉非尼抗纤维化作用中的信号转导途径。材料与方法:(1)建立CCl4诱导的小鼠肝纤维化模型,索拉非尼(2.5,5,10 mg/kg)给药,免疫组化和Western blot检测索拉非尼对小鼠肝脏中HSC铁死亡(PTGS2,SLC7A11和GPX4)和肝纤维化指标(α-SMA、COL1α1和fibronectin)的影响。(2)体外,索拉非尼(5,10,15μM)处理HSC-T6细胞,CCK-8检测细胞活力。随后,采用凋亡抑制剂ZAVD-FMK、坏死抑制剂NSA、铁死亡抑制剂Fer-1和DFO处理索拉非尼诱导的HSC-T6细胞测定细胞活力,探索索拉非尼对HSC活力的抑制作用是否有铁死亡的参与。透射电镜(TEM)、试剂盒和Western blot评估索拉非尼对HSC铁死亡(Iron、SLC7A11、GSH、GPX4、ROS和MDA)和HSCs活化以及肝纤维化相关指标(α-SMA、COL1α1和fibronectin)的影响。(3)在HSC-T6细胞中,采用Fer-1和DFO抑制细胞铁死亡,Western blot检测铁死亡指标(Iron、SLC7A11、GSH、GPX4、ROS和MDA)和肝纤维化指标(α-SMA、COL1α1和fibronectin)的变化,进一步探究HSC铁死亡在索拉非尼抗纤维化中的作用。(4)免疫荧光和Western blot检测索拉非尼诱导HSC铁死亡过程中HIF-1α的变化。HIF-1αsi RNA、过表达质粒和稳定剂(DMOG和DFO)处理HSC-T6细胞,免疫荧光和Western blot检测SLC7A11、Iron、GSH、GPX4、ROS和MDA的水平,探讨索拉非尼诱导HSC铁死亡相关的信号传导途径。结果:(1)与正常组小鼠相比,CCl4组小鼠血清ALT和AST水平异常升高,胶原沉积并伴随着α-SMA、COL1α1和fibronectin蛋白水平显著升高,上述结果表明肝纤维化模型建立成功。索拉非尼给药后,小鼠血清ALT和AST水平显著降低,胶原沉积减少并且α-SMA、COL1α1和fibronectin蛋白水平显著降低,以上结果显示索拉非尼减轻CCl4诱导的小鼠肝损伤和肝纤维化。此外,与CCl4组相比,索拉非尼组小鼠肝脏中PTGS2表达增多、SLC7A11和GPX4表达降低,这表明索拉非尼减轻肝纤维化过程中并伴随HSC铁死亡出现。(2)索拉非尼处理HSC-T6细胞后,细胞活力呈剂量依赖性下降。随后凋亡抑制剂ZVAD-FMK、铁死亡抑制剂Fer-1和DFO均逆转了索拉非尼对HSC活力的抑制作用。并且,Fer-1和DFO对细胞活力的逆转作用强于ZVAD-FMK。上述的结果提示索拉非尼诱导HSC铁死亡。进一步的结果显示索拉非尼处理的HSCs在形态上表现出细胞线粒体体积变小,线粒体嵴断裂,机制上出现SLC7A11、GPX4和GSH显著降低,Iron、ROS和MDA显著升高,上述结果进一步证实索拉非尼在体外可诱导HSC铁死亡。最后,与对照组相比,索拉非尼诱导的HSC中α-SMA、COL1α1和fibronectin蛋白水平显著降低,这表明索拉非尼减少了ECM的累积。(3)索拉非尼可以诱导HSC-T6细胞铁死亡,而两种铁死亡抑制剂Fer-1和DFO加入后,索拉非尼诱导HSC铁死亡的现象显著逆转。随后,肝纤维化相关指标结果显示索拉非尼可降低ECM的累积,而铁死亡抑制剂Fer-1和DFO加入后ECM的沉积均显著升高。上述的结果进一步表明索拉非尼通过诱导HSC铁死亡抗肝纤维化。(4)与对照组相比,CCl4处理的小鼠肝脏以及HSC-T6细胞中HIF-1α蛋白表达显著升高。索拉非尼处理后HIF-1α蛋白表达显著降低。随后,向索拉非尼处理的HSC-T6细胞中加入HIF-1α稳定剂DMOG和DFO,结果发现DMOG和DFO显著升高了HIF-1α在细胞核内的表达。并且,DMOG和DFO显著减弱了索拉非尼诱导的HSC铁死亡作用,伴随着SLC7A11的升高。上述结果提示HIF-1α可能调控SLC7A11参与HSC铁死亡。随后,HIF-1α过表达和si RNA质粒处理HSC-T6细胞,结果显示HIF-1α升高促进细胞中SLC7A11表达,抑制HSC铁死亡,进而减弱了索拉非尼的抗肝纤维化作用。结论:索拉非尼可诱导HSC铁死亡减轻肝损伤和肝纤维化,其具体作用机制是索拉非尼通过抑制HIF-1α/SLC7A11信号通路进而诱导HSC铁死亡。