黄曲霉毒素B1经由细胞外囊泡诱导肝纤维化的线粒体自噬关联性机制研究

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肝脏是机体代谢外源因素的主要功能性器官,极易造成肝毒性,损伤肝脏并进一步发展成为肝脏慢性及恶性疾病,现已造成了严重的公共卫生学负担。由于肝脏具有丰富的细胞组成,由多细胞间信息传递形成的细胞间通信网络,与肝脏的病理生理进程密切相关。细胞外囊泡(Extracellular Vesicles,EVs)指由细胞在正常或外源因素暴露状态下释放的一组纳米级球状膜性囊泡,其可负载源细胞特异的蛋白、脂质和核酸等信息分子,介导细胞间的信息递送,广泛参与肝脏疾病的发生及发展。线粒体作为细胞的能量工厂,其结构和功能的完整性决定细胞的命运;已有研究表明间充质干细胞释放的EVs中包含线粒体组分,表明线粒体与EVs间存在关联。同时,前期研究基础表明,黄曲霉毒素B1(Aflatoxin B1,AFB1)扰乱肝细胞中线粒体质量控制(Mitochondria quality control,MQC),上调线粒体自噬水平,结合已报道的EVs负载线粒体组分,由此我们提出猜想,线粒体自噬参与调控EVs的内容物组成与释放,而具体的调控机制目前尚无明确报道,亟待进一步阐明。AFB1是由黄曲霉菌产生的次生代谢产物,进入人体后靶向肝脏,可诱导肝毒性,但EVs是否参与AFB1诱导的肝损伤进程仍待探究。目的:通过建立AFB1诱导的体内肝损伤模型以及CC14诱导的肝纤维化阳性模型,以探索AFB1诱导肝纤维化的新机理;本文旨在探究EVs在AFB1诱导的肝纤维化进程中的作用,探索p53-parkin轴调控PINK1/parkin依赖性线粒体自噬的作用机制,并深入探讨线粒体自噬与EVs内容物组成的潜在联系;结果为筛查AFB1诱导肝脏损伤的干预靶点提供线索和理论依据。方法:(1)体内实验:我们以AFB1灌胃C57BL/6小鼠4周,建立体内暴露肝损伤模型;同时以CCl4为诱导剂经腹腔注射C57BL/6小鼠8周,诱导形成小鼠肝纤维化阳性模型;采用小鼠尾静脉注射为体内回输途径,将AFB1刺激肝细胞释放的EVs作为暴露因素回输入小鼠体内,采用超声,天狼猩红染色,免疫组化,激光共聚焦以及常规如qRT-PCR、WB等生理生化手段,检测小鼠肝脏的病理改变。(2)体外实验:采用与原代肝细胞代谢能力相近的人肝祖细胞HepaRG细胞作为体外实验用的肝细胞,并与人永生化肝星状细胞LX-2建立共培养体系,体外模拟肝脏内多细胞共存环境,以探究细胞间通讯的具体机制;我们采用激光共聚焦、qRT-PCR、WB等方式检测肝细胞的线粒体自噬通路以及LX-2的活化相关指标,采用划痕实验检测LX-2的增殖速率,采用邻位连接技术检测分子间的互作。结果:(1)体内试验发现AFB1暴露上调小鼠肝纤维化相关基因(αsma,tgfβ1,col1a1,col3a1)及蛋白(αSMA)的表达,并发现肝组织中有明显的胶原沉积,证明AFB1诱导小鼠发生了肝纤维化;进一步通过尾静脉注射将EVs回输至小鼠体内,结果发现,AFB1-EVs上调小鼠血清ALT/AST水平提示诱导发生肝损伤,同时上调肝纤维化相关基因及蛋白的表达,超声检测结果也发现AFB1-EVs处理组肝脏区域超声信号明显增强,肝内血管逐渐不清晰,并且观察到肝脏白色条状纤维样改变明显,肝组织切片的天狼猩红染色结果呈现明显的胶原沉积,提示发生了肝纤维化,同时在阳性模型组中发现,上述信号有更进一步增强的现象,表明AFB1-EVs诱导小鼠发生了肝纤维化,并可加剧肝纤维化的进展。(2)体外实验:在共培养体系中,我们发现AFB1暴露HepaRG细胞促进LX-2细胞增殖并活化,提示在AFB1刺激下,两细胞之间发生了细胞间通讯,进一步提取AFB1刺激HepaRG细胞释放的EVs,处理LX-2细胞,发现AFB1-EVs能够诱导LX-2活化,表明EVs在AFB1诱导的肝纤维化中起着重要作用;且AFB1促进PINK1/parkin依赖性线粒体自噬发生,邻位连接实验证明p53与parkin存在互作的可能,提示AFB1可能通过p53与parkin互作上调PINK1/parkin依赖性线粒体自噬;进一步在共培养模型中干预线粒体自噬后,发现LX-2的活化被抑制,进一步我们分离mitophagy抑制后的肝细胞EVs,与单纯AFB1处理肝细胞组相比,EVs释放量没有明显的差异,表明线粒体自噬不影响EVs释放,但可能通过调控EVs的内容物组成影响纤维化的发生。结论:本研究阐明了,EVs通过介导肝实质细胞与肝星状细胞的细胞间通讯,调控AFB1诱导的肝纤维化进程,并且肝细胞中的线粒体自噬可能参与调控EVs的内容物组成,结果提示EVs可作为调控AFB1诱导的肝毒性损伤的新通路,为筛查外源物诱导肝脏毒性损伤的干预提供了新的途径及理论依据。
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