巨噬细胞SCAP通过激活STING-NF-κB信号通路促进代谢性炎症和瘦型非酒精性脂肪性肝病的研究

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目的:非酒精性脂肪性肝病(Nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD)通常被视为是与肥胖相关的疾病,但不是全部的肥胖患者都发生NAFLD;然而,更多的报告指出,NAFLD中有相当比例患者体重指数正常,他们通常被称为“瘦型NAFLD”。瘦型NAFLD被定义为“代谢不健康的正常体重”NAFLD,其特征是皮下脂肪减少和肝脏中的异位脂肪沉积。瘦型NAFLD虽然体重正常,但其本质仍然是肝脏脂质沉积、胰岛素抵抗和代谢异常。因此,脂肪沉积的“位置”和“类型”对个体代谢健康的影响比脂肪的总质量更重要。瘦型NAFLD病理生理机制复杂,目前尚不明确,因此对于明确瘦型NAFLD的发病机制及寻找有效的治疗靶点有重要的价值。固醇调节元件结合蛋白(SREBP)裂解激活蛋白(SCAP)在胆固醇代谢通路中起关键调节作用。最近研究表明,SCAP的功能失调可能影响代谢疾病的发展。在炎症状态下SCAP的表达增加同时伴随细胞器定位和功能变化,导致胆固醇稳态失衡。同时SCAP又可以促进炎症信号通路的激活加重代谢性疾病的进展。巨噬细胞中的SCAP在瘦型NAFLD的发生中的作用尚不清楚。因此我们主要探讨巨噬细胞SCAP在Paigen饮食(Paigen diet,PD)诱导的瘦型NAFLD小鼠模型中的作用及具体机制,为瘦型NAFLD的预防和治疗提供新的治疗靶点。方法:第一部分:首先,我们通过给予12周PD喂养以诱导瘦型NAFLD模型并记录期间体重变化。12周后进行GTT、ITT实验并检测血脂。处死小鼠后对重要器官组织进行称重筛选出差异明显的器官。对肝脏切片进行HE染色,观察肝组织脂肪变性和小叶炎症浸润情况;通过油红O染色、肝脏内TC、TG检测评估肝脏内脂质积聚情况;白色附睾脂肪组织(e WAT)进行HE染色观察脂肪细胞大小;对e WAT、肝脏组织进行F4/80免疫组化、炎症因子(m RNA、蛋白印迹、ELISA)检测观察巨噬细胞浸润和组织炎症程度;e WAT和肝脏组织脂代谢基因m RNA检测观察脂代谢紊乱情况。第二部分:我们首先通过分离NCD、PD喂养小鼠e WAT和肝脏组织巨噬细胞通过流式细胞术分析SCAP表达情况并通过免疫荧光验证。随后通过将Lys M-Cre小鼠与SCAPfl/fl小鼠交配,构建巨噬细胞SCAP特异性敲除小鼠(SCAP△Mφ),以SCAPfl/fl小鼠作为对照。通过PCR鉴定基因型,并通过提取原代骨髓衍生巨噬细胞(BMDM)进行q RT-PCR鉴定SCAP敲除特异性。筛选出的小鼠给予喂养NCD、PD12周。观察NCD喂养12周条件下e WAT和肝脏组织HE染色、F4/80免疫组化、炎症因子m RNA和肝脏内脂质积聚情况。对PD喂养12周小鼠进行GTT、ITT实验并检测血脂。对e WAT、肝脏组织进行HE染色、油红O染色、F4/80免疫组化、炎症因子检测(m RNA、蛋白印迹、ELISA)、脂代谢基因m RNA检测以观察巨噬细胞SCAP敲除小鼠表型。并在体外构建过表达(干扰)巨噬细胞SCAP/脂肪细胞(肝细胞)共培养模型,对脂肪细胞(肝细胞)进行油红O染色观察脂质积聚改变,提取RNA以检测炎症因子脂质代谢基因改变以验证体内发现。第三部分:提取12周NCD、PD喂养SCAP△Mφ、SCAPfl/fl小鼠肝脏组织总蛋白、胞浆蛋白、胞核蛋白进行蛋白印迹分析P-P65及P65改变;蛋白印迹检测肝脏IKKα、IKKβ、IKKα/β、IκBα、P-IκBα、STING、TBK1、P-TBK1表达以验证STING-NF-κB信号通路改变;免疫荧光染色检测e WAT、肝脏组织F4/80、P65共定位及表达;e WAT和肝脏组织STING免疫组化及STING-F4/80免疫荧光共定位检测。体外对过表达(干扰)SCAP的RAW264.7巨噬细胞检测LPS处理条件下炎症因子m RNA;蛋白印迹分析总蛋白、胞浆蛋白、胞核蛋白P-P65及P65改变;蛋白印迹检测STING-NF-κB信号通路改变;免疫荧光检测P65核定位改变。免疫荧光检测肝脏组织和细胞内STING、SCAP共定位,免疫共沉淀检测RAW264.7细胞中SCAP与STING、TBK1相互作用。免疫荧光检测SCAP干扰后细胞内STING/Golgi、TBK1/Golgi共定位情况;在过表达SCAP和过表达SCAP用25-羟基胆固醇处理条件下免疫荧光检测STING/Golgi、TBK1/Golgi共定位情况,并用免疫印迹检测P65、P-TBK1、STING、P-P65改变情况。第四部分:我们对SCAP△Mφ、SCAPfl/fl小鼠进行16周PD喂养以诱导肝纤维化。小鼠肝脏组织HE染色观察脂肪变性和炎症浸润,天狼猩红染色、α-SMA免疫组化观察纤维化改变,F4/80免疫组化染色观察巨噬细胞浸润改变。检测肝纤维化相关基因(Col1a1,Col4a4,TGF-β,α-SMA)和蛋白(Col1a1,α-SMA)表达;检测炎症因子m RNA和蛋白表达变化。蛋白印迹检测P-P65、P-TBK1、STING表达。结果:第一部分:(1)PD喂养组小鼠体重低于NCD组,并出现明显的高脂血症、糖耐量受损和胰岛素抵抗。(2)PD喂养小鼠e WAT重量明显降低,肝脏重量增加。HE染色显示PD喂养小鼠e WAT中的脂肪细胞更小,肝细胞脂肪变性和小叶炎症浸润。油红O染色和肝脏TC、TG检测显示肝脏内出现明显脂质积聚。(3)PD喂养导致e WAT和肝脏组织出现明显巨噬细胞浸润,炎症因子表达明显升高。(4)PD喂养导致e WAT和肝脏组织出现不同表型脂代谢紊乱:e WAT以脂解升高为主,肝脏组织以脂质合成、脂质摄取升高为主。第二部分:(1)PD喂养小鼠的e WAT和肝组织中巨噬细胞SCAP表达异常增加。(2)成功构建巨噬细胞SCAP特异性敲除小鼠(SCAP△Mφ)。(3)SCAP△Mφ小鼠NCD喂养e WAT和肝脏组织表型没有差异。(4)PD喂养下SCAP△Mφ小鼠代谢综合征得到显著改善;e WAT重量增加、肝脏重量减小,组织内巨噬细胞浸润和炎症反应缓解,脂代谢紊乱得到一定纠正。(5)体外共培养进一步证实巨噬细胞SCAP对肝细胞(脂肪细胞)炎症、脂代谢影响。第三部分:(1)SCAP△Mφ小鼠通过抑制STING-NF-κB信号通路激活减轻PD喂养导致e WAT和肝组织中的炎症反应。(2)在RAW264.7细胞中SCAP同样通过调控STING-NF-κB信号激活促进炎症反应。(3)SCAP将STING和TBK1募集到高尔基体并激活NF-κB信号传导。第四部分:SCAP△Mφ小鼠仍然可以通过抑制STING-NF-κB信号通路激活减轻16周PD喂养诱导的肝纤维化。结论:我们的研究结果表明,SCAP通过激活STING-NF-κB信号通路调控巨噬细胞炎症反应在瘦型NAFLD发病中发挥关键作用。抑制巨噬细胞SCAP可能是治疗瘦型NAFLD的新治疗策略。
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