窥探 miR-30a如何看紧自噬与肝星型细胞纤维化的大门
背景知识介绍
肝纤维化是慢性肝损伤的过度瘢痕反应,而瘢痕反应是细胞外基质蛋白堆积所造成,外基质蛋白主要是Collagen I,还有 a-SMA,TIMP-1蛋白。
miRNA mimic是运用化学方法合成的miRNA模拟物,能模拟细胞中成熟miRNA的高水平表达,以增强内源miRNA的调控作用。
miRNA agomir是经过特殊化学方法修饰的是miRNA激动剂,通过模拟内源性miRNA进入miRISC复合物来调节靶基因mRNA的表达水平。在动物实验中可以用全身或局部注射等方法进行给药,作用效果持续时间可长达6周。
自噬小体是由双层膜将一小部分细胞质包围而成,其中被消化的物质是细胞质内含有的各种组成成分,如线粒体、内质网的碎片等,通过与溶酶体融合从而降解其内容物,是细胞液泡系的组成部分之一。
自体吞噬autophagy指细胞将自己细胞质的一部分(如线粒体和内质网)包围起来形成液泡(自体吞噬泡),再依靠初级溶酶体供应的水解酶将其消化。
肝星型细胞纤维化的基本特征是HSC脂肪滴存储的丢失。自噬需要LD的破坏以及通过自噬引起LD的丢失能导致纤维化发生的过度应激。自噬活性的选择性下降,增加了LD在细胞中的聚集,从而抵抗住了肝细胞成纤维化的形成,因此抑制了肝纤维化的发生。
文章内容分析
在体内和体外miR-30a可能与肝纤维化生成相关
第一:在TGF-β1诱导的肝纤维化细胞模型中miR-30a持下降水平,而且主要是在细胞质中。
第二:作者根据有关报道显示miR-30a曾经在心肌细胞以及乳腺癌细胞的外泌体中被发现,所以作者也检测了肝星型状细胞LX-2,不出所料miR-30a在LX-2细胞的外泌体中有表达,而且表达水平也是持下降水平。
第三:在肝纤维化组织模型中,与对照组相比miR-30a的表达水平也是下降的。
因此作者根据以上的实验结果猜测miR-30a可能与肝纤维化的生成相关。(备注细胞系是LX-2和T6细胞,细胞模型是TGF-β1所诱导,组织模型是由BDL和Cc-4所诱导)。
明确miR-30a与肝纤维化生成密切相关
在HSC细胞中用miRNA mimic技术过表达miR-30a后,观察细胞外基质蛋白a-SMA,TIMP-1,表达水平。结果显示细胞外基质蛋白a-SMA,TIMP-1的表达水平下降,并且阻止了HSCs细胞的增殖。这个结果表明,miR-30a可能反向调节肝纤维化的生成,而且可以抑制细胞的增殖。
体内实验为了进一步探索miR-30a在肝纤维化形成中的重要生物学功能
第一,经过BDL诱导体内肝纤维化模型,并同时利用miRNA agomir技术在小鼠体内过表达miR-30a。
第二:利用HE染色和masson染色观察胶原沉着和堆积状况,显示出miR-30a能够明显减少肝纤维化的形成。
第三,在BDL诱导的肝纤维化组织模型中过表达miR-30a后,WB和IHC结果显示过表达miR-30a后明显抑制了a-SMA,TIMP-1以及Collagen I蛋白的表达水平,这也就是肝纤维化状态减少的原因。
美腻腻的分割线。。。如果说以上介绍的三点是现象,下面小编就要给大家介绍机制了
miR-30a可能阻止了肝细胞的纤维化通过抑制自噬和增加了LD的聚集
第一,据我们所知,miR-30a是自噬和纤维形成的重要因子,因此作者假设miR-30a可能改善了肝纤维化的形成通过调节细胞自噬。为此在肝星型细胞中检测了miR-30a与自噬的关系。WB检测出 LC3-II/I在miR-30a过表达的组中表达水平显著下降;mRFP-GFP-LC3荧光分析出miR-30a处理组自噬潮水平下降;电镜观察出自噬小泡与对照组相比数量较少。
第二,LDs是抵抗HSCs形成的主要特征,当出现LD之后,就表示抑制了HSCs的形成,自噬导致了细胞间脂质的代谢,作者的实验也揭示出在过表达miR-30a的LX-2细胞中有大量的LD出现。
miR-30a通过与Beclin1结合,抑制Beclin1的表达从而阻止肝纤维化的生成
第一,有文献报道miR-30a的表达升高抑制了 Beclin1调节的自噬,同时miR-30a的表达下降激活了 Beclin1调节的自噬。Beclin1的 3 'UTR区可与miR-30a相互结合,而且在肝星状细胞LX2中,过表达miR-30a后,显著的减少了Beclin1的表达水平。同时在miR-30a过表达的组织中,Beclin1的表达水平也出现了显著下降。
第二,当敲减Beclin1后,a-SMA,TIMP-1,和Collagen I蛋白的水平也呈现下降的趋势;并且自噬的标志性因子LC3-II/I蛋白水平也下降;mRFP-GFP-LC3荧光分析自噬潮水平下降,电镜观察出自噬小泡与对照组相比数量较少。
作者总结
这是一个首次探索miR-30a与肝星状细胞纤维化和自噬之间的关系。在肝纤维化细胞和组织的模型中,miR-30a的表达水平下降。miR-30a扮演这一个拮抗肝纤维化的因子,是肝纤维化的治疗因子。miR-30a通过直接抑制Beclin1,因此Beclin1的信号通路失活,从而最大限度的抑制了自噬的发生。而同时敲除掉Beclin1后也抑制了肝星型细胞自噬和肝纤维化的发生。这些结果表明过表达miR-30a后可以阻止肝纤维化通过自噬依赖的通路发生,同时也有望成为肝细胞纤维化的有效治疗靶点。
最后作者呈现了一个模式图,那么如果你不想看文章只需要看图就可以秒懂了。。。
由红色线标志的通路是文章的一条迂回主线:当用TGF-β1和BDL或CCL4构建体内体外模型时,分析出miR-30a的表达水平是下降的,从而进一步发现了Beclin1表达水平的升高,然后导致了自噬的发生,LDs的表达水平升高以及胶原蛋白受损和细胞外基质蛋白堆积,从而导致了肝细胞和组织的纤维化发生。
由灰色线标志的文章的另一条主线是:当用miRNA mimic和miRNA agomir分别实现miR-30a
在体外和体内过表达时,miR-30a与靶目标mRNA Beclin1的3 'UTR区相互结合,从而降低了Beclin1的表达,改善了肝细胞和肝组织纤维化的发生。
文中缩略词注释
non-alcoholic steatohepatitis (NASH):非酒精性脂肪肝
Hepatic stellate cells (HSCs):肝星型细胞
HSCs develop into fibrogenic myofibroblast-like cells (activated HSCs):纤维发生的成肌纤维样细胞,可以分泌a-SMA, TIMP-1,和Collagen I蛋白。
a-SMA:是激活HSCs的标志蛋白
TIMP-1:一个标志性分子抑制HSCs凋亡
HSC lipid droplet(LD):肝星型细胞脂滴损失