RAI16在溃疡性结肠炎和非酒精性脂肪性肝病小鼠模型中的作用机制研究

来源 :中国人民解放军海军军医大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:baishuitylh
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维甲酸诱导(retinoic acid induced,RAI)蛋白是一类由维甲酸诱导,参与细胞内信号转导和转录调控的蛋白质家族。同源分析显示RAI在人类和多种动物体内高度保守,提示该蛋白家族可能在细胞的基本生命活动中发挥重要作用。维甲酸诱导蛋白16(RAI16,又称FAM160B2)是RAI家族中的一员,有研究表明RAI16可能在细胞生长和分化中起重要作用,但目前有关RAI16蛋白结构与功能的报道相对较少。本课题组一直关注并致力于研究RAI16可能的病理生理功能,先前的研究中,我们发现RAI16可以通过抗凋亡作用促进肝细胞肝癌的发生并作为肝细胞肝癌的诊断标志物。然而,目前有关RAI16的功能研究还很有限。考虑到炎症与肿瘤的发生发展密切相关,RAI16在炎症性疾病中的相关作用还尚未报道。因此,为进一步探索RAI16的功能,我们基于CRISPR/Cas9技术构建了RAI16基因敲除纯合子小鼠(RAI16-/-小鼠),并且在多种炎症性疾病模型中与野生型小鼠(wild type,WT)进行比较。本研究以RAI16基因敲除(RAI16-/-)小鼠为研究对象建立无菌性炎性疾病模型,分别就RAI16在葡聚糖硫酸钠(dextran sodium sulfate,DSS)诱导急性溃疡性结肠炎、高脂饮食(high fat diet,HFD)诱导非酒精性脂肪性肝病小鼠模型中的作用机制进行研究,为全面探究RAI16的生物学功能、深入理解溃疡性结肠炎和非酒精性脂肪性肝病的发病机制以及防治措施提供理论和实验依据。第一部分:RAI16在DSS诱导结肠炎小鼠中的作用机制研究溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)是炎症性肠病的一种,病变常累积结肠和直肠,一般起病缓慢,病情轻重不一。溃疡性结肠炎患者罹患结肠炎相关结肠癌的风险大大增高。溃疡性结肠炎的病因至今仍不明确,可能与多种因素有关。本研究中,我们以RAI16基因敲除小鼠为研究对象,通过给予小鼠自由饮用3%的DSS溶液,诱导建立小鼠溃疡性结肠炎模型,从而探索RAI16在炎性疾病中的病理生理作用。研究发现,在DSS诱导的急性结肠炎中,RAI16-/-小鼠的结肠炎症状较野生型小鼠显著加重,表现为体重下降明显、结肠显著缩短和肠黏膜损伤更为严重。并且RAI16-/-小鼠表现为更为严重的脾脏肿大和白细胞数目升高。然而,RAI16-/-小鼠结肠组织中炎性相关因子IL-1β、IL-6和TNF-α的表达水平与WT小鼠相比无明显差异。进一步研究发现,组织修复相关因子包括Cox2、Ereg和MMP10等的表达在RAI16-/-小鼠中显著减低。以上结果揭示:RAI16基因缺失将导致DSS诱导的结肠炎损伤更为严重,RAI16-/-小鼠在DSS诱导下存在组织损伤修复反应的缺陷。第二部分:RAI16在高脂饮食诱导NAFLD小鼠中的作用机制研究越来越多的研究发现,肥胖是一种慢性炎症性疾病。随着人们生活水平的提高,非酒精性脂肪性肝病(Non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)、糖尿病以及冠心病等肥胖相关代谢性疾病的患病率逐渐升高,严重影响了人类的健康与生活。NAFLD是一种与胰岛素抵抗等多个因素密切相关的代谢性应激性肝损伤,以肝脏脂肪堆积和代谢性紊乱为主要特征。近年来,有关NAFLD的机制研究越来越多,然而其确切的病理过程和机制仍不十分清楚,针对NAFLD特异性治疗策略的研究仍有必要。本研究以RAI16基因敲除小鼠为研究对象,通过连续高脂饮食喂养(high fat diet,HFD)12个月诱导NAFLD小鼠疾病模型,探索RAI16在NAFLD中的可能作用及分子机制。研究发现,在高脂喂养4月时,RAI16-/-小鼠体重和脂肪含量与WT小鼠相比明显增加。同时RAI16基因缺陷小鼠血清中ALT和AST水平较WT小鼠升高;组织病理学显示高脂组的RAI16-/-小鼠肝细胞中有明显脂滴堆积。此外,RAI16-/-小鼠肝脏中脂质合成相关因子Ppar-γ、Srebp-1c和Fas的表达与WT小鼠相比进一步升高;与高脂喂养WT小鼠相比,炎症因子TNF-和IL-6在RAI16-/-小鼠肝细胞中的表达水平明显升高。不仅如此,RAI16-/-小鼠的巨噬细胞浸润相关分子Mcp-1、F4/80及促炎因子Lcn2明显升高。RAI16-/-小鼠的空腹血糖和胰岛素水平高于野生型小鼠。此外,葡萄糖耐量实验(glucose tolerance test,GTT)和胰岛素耐量实验(insulin tolerance test,ITT)结果表明,高脂喂养的RAI16-/-小鼠葡萄糖不耐受和胰岛素抵抗较WT小鼠更加严重。综合上述结果,与野生型小鼠相比,高脂喂养的RAI16-/-小鼠肝脏脂肪合成、巨噬细胞浸润以及胰岛素抵抗更加严重。因此,在长期高脂饮食诱导NAFLD背景下,我们首次证实RAI16基因敲除加重了小鼠肝脂肪变性和胰岛素抵抗。本研究对RAI16的生物学功能进行了很好的补充,并且为NAFLD的发病机制和靶向治疗提供了新的观点。
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