C h i n e s eH e p a t o l o g y ,A p
r .2020,V o l .25,N o .4 其㊀他
N G
乙酰半胱氨酸对非酒精性脂肪性肝炎模型小鼠肝细胞线粒体自噬的影响
张宁萍㊀方颖㊀刘雪静㊀谢黎㊀吴健㊀沈锡中
㊀㊀基金项目:北京医卫健康公益基金会(YW J K J J H K Y J J GG 17014)作者单位:200032㊀上海㊀复旦大学附属中山医院消化科上海市肝病研究所(张宁萍,方颖,吴健,沈锡中);复旦大学基础医学院病原生物系(刘雪静,谢黎,吴健)
共同第一作者:方颖
通信作者:沈锡中,E m a i l :s h e n .x i z h o n g @z s Gh o s p i t a l .s h .c n ;吴健,E m a i l :j
i a n .w u @f u d a n .e d u .c n ㊀㊀ʌ摘要ɔ㊀目的㊀在非酒精性脂肪性肝炎模型小鼠中探索N G乙酰半胱氨酸(N A C )对肝细胞线粒体自噬的影响.方法㊀C 57B L /J 6小鼠分别给予16周的正常饮食㊁高脂高糖(H F C D )饮食和H F C D +
N A C 饮食.比较H E 和M a s s o n 染㊁A L T ㊁A S T ㊁I L G1β㊁肝组织甘油三酯水平评价小鼠肝损伤.通过免疫荧光染观察线粒体自噬.比较3组小鼠肝组织内线粒体自噬标志物在m R N A 和蛋白水平的变化.结果㊀H F C D 组小鼠较对照组A L T [(24.9ʃ2.12)比(176.7ʃ44.32)U /L ,P <0.05]㊁A S T [(76.7ʃ9.06)比(291.3ʃ39.66)U /L ,P <0.05]㊁I L G1β[(2.94ʃ0.08)比(9.12ʃ1.21),P <0.05]显著升高,H F C D +N A C 组较H F C D 组肝功能好转,I L G1β降低[
(9.12ʃ1.21)比(6.77ʃ0.58)n g /L ,P <0.05].H F C D 组小鼠肝组织内P a r k i n ㊁P I N K 1表达降低,同时L C 3BI I /I 比值降低,P 62表达量增高.提示H F C D 组小鼠肝细胞线粒体自噬水平降低.H F C D +N A C 组较H F C D 组线粒体自噬水平升高,差异有统计学意义(P <0.05).结论㊀N A C 可能通过改善肝细胞线粒体自噬,进而减轻肝细胞炎症进展.
ʌ关键词ɔ㊀N G
乙酰半胱氨酸;非酒精性脂肪性肝炎;线粒体自噬E f f e c t o fN Ga c e t y l c y s t e i n eo n m i t o p h a g y o fh e p a t o c y t e s i n m i c ew i t hn o n a l c o h o l i cs t e a t o h e p
a t i t i s ㊀㊀㊀㊀Z HA N G N i n g Gp i n g 1,2,
∗,F A N G Y i n g 1,
2,X I E L i 3,WU J i a n 1,2,
3,S H E N X i Gz h o n g 1,
.㊀1.D e p a r t m e n to f G a s t r o e n t e r o l o g y a
n d H e p a t o l o g y ,Z h o n g s h a n H o s p i t a lo f F u d a n U n i v e r s i t y ,S h a n g h a i 20032,C h i n a ;2.S h a n g h a iI n s t i t u t eo f L
i v e r D i s e a s e s ,F u d a n U n i v e r s i t y S h a n g h a i M e d i c a l C o l l e g e ,S h a n g h a i 20032,C h i n a ;3.D e p a r t m e n t o f M e d i c a l M i c r o b i o l o g y ,F u d a nU n i v e r s i t y S c h o o l o f B a s i cM e d i c a lS c i e n c e s ,S h a n g
h a i 200032,C h i n a C o r r e s p o n d i n g a u t h o r :S H E NX i GZ h o n g ,E m a i l :s h e n .x i z h o n g @z s Gh o s p i t a l .s h .c n ;WUJ i a n ,E m a i l :j
i a n .w u @f u d a n .e d u .c n
ʌA b s t r a c t ɔ㊀O b j
e c t i v e ㊀T o i n v e s t i g a t e t h ee
f f e c to fN Ga c e t y l c y s t e i n e (N A C )o n m i t o p h a
g y i n m i c ew i t hn o n a l c o
h o l
i c s t e a t o h e p a t i t i s .M e t h o d s ㊀C 57B L /J 6m i c ew e r e f e dw i t hc o n t r o l d i e t ,h i g h Gf a t a n dh i g
h Gc a l o r i e s (H F C D )d i e t a n daH F C D +N A Cd i e t f o r 16w e e k s .H Ea n dM a s s o n s t a i n i n g w e r e u s e d t o e v a l u a t e l i v e r i n j u r y .L i v e r f u n c t i o n ,I L G1β
,b l o o d g l u c o s e a n d t r i g l y c e r i d e l e v e l s i n l i v e r t i s s u e sw e r e d e t e c t e d .I m m u n o f l u o r e s c e n c e s t a i n i n g o
f f r o z e ns e c t i o no f l i v e r t i s s u ew a su s e d t oo b s e r v em i t o p h a
g y .C
h a n g e s o fm R N Aa n d p r o t e
i n l e v e l s o fm i t o p h a g y m a r k e r s i n l i v e r t i s s u e s o f 3g r o u p s o fm i c ew e r e c o m p a r e d .R e s u l t s ㊀C o m p a r e d t oc o n t r o l g r o u p ,t h e A L T [(24.9ʃ2.12)v s (176.7ʃ44.32)U /L ,P <0.05],A S T [(76.7ʃ9.06)v s (291.3ʃ39.66)U /L ,P <0.05]a n d I L G1β[
(2.94ʃ0.08)v s (9.12ʃ1.21),P <0.05]l e v e l s o fH F C D g r o u p w e r ei n c r e a s e d .T h el i v e rf u n c t i o no f H F C D +N A C g r o u p w a si m p r o v e d ,a n dt h eI L G1βl e v e l s w e r ed e c r e a s e d [(9.12ʃ1.21)v s (6.77ʃ0.58)n g /L ,P <0.05].T h ee x p
r e s s i o no fP a r k i n ,P I N K 1a n dL C 3BI I /I r a t i o i nt h e l i v e r t i s s u e s o fH F C D g r o u p d e c r e a s e d ,w h i l e t h eP 62l e v e lw a s i n c r e a s e d .T h e s e r e s u l t s s u g g e s t e d t h a t t h e l e v e l o fm i t o p h a g y i n H F C D g r o u p w a sd e c r e a s e d .C o m p a r e d w i t ht h e H F C D g r o u p ,m i t o p h a g y o fh e p a t o c y t e si nt h e H F C D +N A C g r o u p
i m p r o v e d (P <0.05).C o n c l u s i o n ㊀N A C m a y r e d u c eh e p a t o c y t ei n f l a m m a t o r yp r o g r e s s i o nb y i m p r o v i n g m i t o p h a g y o f h e p a t o c y t e s i nm i c ew i t hn o n a l c o h o l i c s t e a t o h e p
a t i t i s .ʌK e y w
o r d s ɔ㊀N Ga c e t y l c y s t e i n e ;N o n a l c o h o l i c s t e a t o h e p a t i t i s ;M i t o p h a g y
283
肝脏2020年4月第25卷第4期
㊀㊀非酒精性脂肪性肝炎(N A S H)发病率日益升高,但其发病机制尚未明确.N A S H的肝细胞以线粒体异常为特征,线粒体损伤是促进单纯性脂肪肝向N A S H进展的重要因素之一[1G2].正常生理条件下,受损线粒体可以通过自噬机制(即线粒体自噬)被及时清除[3].肝细胞自噬缺陷与脂肪滴堆积㊁胰岛素抵抗㊁N L R P3炎症小体活化有关[4].NG乙酰半胱氨酸(N A C)是还原型谷胱甘肽的前体,有保护肝细胞作用,用于药物性肝损伤的[5].研究者的前期研究提示,N A C能改善游离脂肪酸诱导的大鼠原代肝细胞线粒体自噬功能缺陷[6],但其体内作用尚不明确.本研究通过建立高脂高糖诱导的N A S H小鼠模型,以N A C进行干预,观察N A C对N A S H小鼠肝细胞线粒体自噬的影响.
材料与方法
一㊁实验动物
清洁级C57B L/J6小鼠18只,6~8周龄,雄性,由上海斯莱克实验动物有限公司提供.饲养于复旦大学上海医学院实验动物中心.
二㊁主要试剂与仪器
主要仪器:荧光分光光度计(N a n o d r o p),P C R仪(B I OGR A D),电泳仪(B I OGR A D),全自动化学发光图像分析系统(T a n o n),R e a lGT i m e定量P C R仪(T h e r m o),快速型血糖仪(罗氏公司),单电子激光共聚焦显微镜(L e i c a),倒置显微镜(N i k o n),荧光显微镜(N i k o n).主要试剂:甘油三酯检测试剂盒(南京建成生物研究所),M a s s o n染试剂盒(武汉谷歌生物科技有限公司),抗体:βGa c t i n(S a n t a C r u z),C O XI V (A b c a m),L C3B(N o v u s),P a r k i n(P r o t e i n t e c h), P I N K1(S a n t aC r u z),P62(P r o t e i n t e c h).
三㊁动物分组与模型建立
小鼠分别于耳缘打孔编号,在适应性喂养1周后随机分为3组:正常饮食对照组,高脂高糖诱导N A S H组(H F C D),高脂高糖喂养同时添加N A C干预实验组(H F C D+N A C),每组6只.高脂高糖诱导N A S H给药方法参见本课题组研究论文[7],H F C D+N A C组在高脂高糖喂养同时按照每日150m g/k g经饮用水给予N A C干预.N A C配制方法:1L饮用水(高糖水)中加入0.45g N A C,调整p H值为7.0.分别于喂养16周后对3组小鼠实施安乐死,并保留肝脏和外周血液标本.
四㊁测定指标及方法
张奀宁(一)肝脏指数及组织病理学检查㊀新鲜肝组织完整分离后称重,计算肝脏指数=肝脏湿重/体重ˑ100%.福尔马林固定肝组织后石蜡包埋切片,H E染及M a s s o n染后光镜下观察肝脏变化.
(二)血清生化指标检测㊀小鼠眼眶取血,3000r p m离心10m i n后分离血清,由全自动生化仪检测血清A L T㊁A S T㊁I LG1β.空腹血糖通过取小鼠尾静脉血由罗氏快速血糖仪检测.
(三)肝组织甘油三酯定量检测㊀采用南京建成生物研究所甘油三酯(T G)检测试剂盒(A110G2)检测.过程按照说明书进行.
(四)组织免疫荧光染㊀肝组织冰冻切片用预冷丙酮固定10m i n,P B S洗涤3次.3%B S A室温封闭30m i n.擦干封闭液后加一抗(C O XI V标记线粒体,L C3B标记自噬),平放于湿盒内4ħ过夜.第二天P B S洗涤3次.加二抗后避光室温孵育1小时.P B S 洗涤3次.加D A P I染液,避光室温孵育10m i n. P B S洗涤3次.盖玻片封片后在单电子激光共聚焦显微镜下观察并拍照.
(五)R TGP C R检测㊀提取肝脏总R N A后经荧光分光光度计检测R N A定量.取2μg总R N A为模板,配置20μL反应体系,按试剂盒说明进行逆转录. R TGP C R每个目的基因或内参均配制3管.反应体系为:S Y B R g r e e n M I X10μL,目的基因/内参正引物1.0μL,目的基因/内参正引物1.0μL,c D N A2.0μL,d d H2O6.0μL.P C R反应条件:95ħˑ10m i n,循环45次,95ħˑ15秒,60ħˑ1m i n,绘制熔解曲线.结果用目的基因与内参基因的相对表达量表示,计算方法采用ΔΔC T法.
(六)W e s t e r nb l o t检测㊀肝组织匀浆后,12000g 离心5m i n,收集上清得到总蛋白溶液.经15%G8%浓度的S D SGP A G E凝胶电泳分离后,转移到P V D F 膜.将P V D F膜放入5%的脱脂牛奶GT B S T封闭1小时.分别4ħ孵育P
a r k i n㊁P I N K1㊁L C3B㊁P62㊁βGa c t i n一抗过夜.T B S T洗涤后,二抗室温孵育30m i n,T B S T洗涤3次.将E C L发光液加在P V D F 膜的蛋白面上反应1G2m i n,吸除多余发光液后放入全自动化学发光图像分析系统拍照.
五㊁统计分析
近似正态分布的计量资料采用均数ʃ标准差表示,计数资料采用n(%)进行统计描述.多组间计量资料的比较采用A N O V A进行检验,组间多重比较采用L S D法进行检验.计数资料比较采用χ2检验或
383
C h i n e s eH e p a t o l o g y,A p r.2020,V o l.25,N o.4
F i s h e r精确卡方检验.统计分析应用S P S S18.0或
G r a p h p a d6.0软件,P<0.05为差异有统计学意义.
结㊀㊀果
一㊁N A C对N A S H小鼠肝脏的影响
对照组小鼠肝脏外形正常,呈鲜红,质地柔软.
H F C D组(图1B)肝脏逐渐增大,呈黄白,表面可见颗粒样改变.H F C D+N A C组(图1C)肝脏大体组织形态变化较H F C D组(图1A)轻.H E染对照组肝细胞形态正常,肝小叶内结构完整,肝索排列整齐有序,肝细胞未见变性㊁坏死或炎性细胞浸润.H F C D 组肝细胞逐渐出现小泡型及大泡小泡混合型的脂肪沉积及部分坏死,且范围由散在加重至广泛.汇管区周围炎症细胞浸润,炎性细胞浸润以大量单个核细胞为主,细胞核被脂滴挤压到细胞边缘(图1E).H F C D +N A C组肝细胞炎症及脂肪沉积情况较H F C D组轻(图1F).M a s s o n染,H F C D组及H F C D+N A C组肝组织纤维化较对照组显著,但相对于H F C D组, H F C D+N A C组肝组织纤维化无明显减轻(图1GGI).
图1㊀对照组㊁H F C D㊁H F C D+N A C组小鼠肝脏大体
及H E㊁M a s s o n染图像(ˑ200)
与对照组相比,H F C D组及H F C D+N A C组小鼠体质量及肝重增加,空腹血糖㊁肝脏甘油三酯及血清A L T㊁A S T㊁白细胞介素1Gβ(I LG1β)升高,其中H F C D+N A C组较H F C D组肝脏甘油三酯及血清A L T㊁A S T㊁I LG1β降低,差异有统计学意义(P<0.05).见表1.
二㊁N A C对N A S H小鼠肝细胞线粒体自噬的影响
小鼠肝组织冰冻切片以C O XI V和L C3B双重染分别标记线粒体和自噬小体,在共聚焦纤维镜下观察比较3组小鼠肝组织内线粒体自噬的水平可见:对照组小鼠肝组织中的线粒体(C O XI V)呈点状均匀分布,H F C D组肝组织内C O XI V表
达量下降,且为团块状聚集,提示线粒体损伤逐渐加重.同时,H F C D 组L C3B表达也明显降低.相对于H F C D组,H F C D +N A C组C O XI V和L C3B表达量升高,提示线粒体自噬较H F C D组活跃.见图2A.
R TGP C R法检测小鼠肝脏线粒体自噬相关基因A t g5㊁A t g7㊁P a r k i n/P A R K2㊁P I N K1表达量,H F C D 组及H F C D+N A C组均较对照组下降,但相对于H F C D组,H F C D+N A C组的线粒体自噬相关基因在m R N A水平上升高,差异有统计学意义(P<0.05).见图2D.
蛋白印迹法检测各组小鼠肝组织内P a r k i n㊁P I N K1的蛋白表达及自噬水平变化.结果显示, H F C D组小鼠较对照组肝组织内P a r k i n㊁P I N K1表达降低,同时L C3BI I/I比值降低,P62表达量增高.提示H F C D组小鼠肝细胞线粒体自噬水平降低.
H F C D+N A C组较H F C D组线粒体自噬水平升高,差异有统计学意义(P<0.05).见图2BGC.
讨㊀㊀论
还原型谷胱甘肽是存在于肝脏中的抗氧化分子,能通过抗自由基作用抑制线粒体通透性改变㊁调控凋亡.N A C是谷胱甘肽的前体,具有抗氧化剂作用和血管舒张作用,可以减轻组织缺氧,在临床中常用于药物性肝损伤㊁急性肝衰竭等肝病的[5,8G9].
表1㊀对照组和实验组小鼠一般情况㊁血生化指标比较( xʃs)
㊀组别体质量
(g)肝质量
(g)
肝指数
(%)
空腹血糖
(m m o l/L)
肝甘油三酯
(m m o l/L)
血清A L T
(U/L)
血清A S T
(U/L)
血清I LG1β
(n g/L)
对照组1.29ʃ0.1130.45ʃ1.154.24ʃ0.365.40ʃ0.401.37ʃ0.1124.9ʃ2.1276.7ʃ9.062.94ʃ0.08H F C D2.71ʃ0.4551.35ʃ1.415.28ʃ0.839.01ʃ1.134.28ʃ0.66176.7ʃ44.32291.3ʃ39.669.12ʃ1.21H F C D+N A C2.36ʃ0.3448.42ʃ3.594.91ʃ0.867.28ʃ0.783.66ʃ0.5486.82ʃ36.15157.3ʃ45.316.77ʃ0.58P值<0.01<0.010.07<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01 483
肝脏2020年4月第25卷第4期
㊀㊀A.小鼠肝组织冰冻切片免疫荧光双染.B.小鼠肝细胞线粒体自噬相关蛋白W e s t e r nb l o t显影结果.C.W e s t e r nb l o t相对灰度比.D.小鼠肝细胞线粒体自噬相关基因A t g5㊁A t g7㊁P a r k i n/P A R K2㊁P I N K1的m R N A相对表达量.
图2㊀N A C对N A S H小鼠肝细胞线粒体自噬的影响
㊀㊀线粒体异常是N A S H患者肝细胞病变的特征之一[10G13].线粒体对氧化应激损伤十分敏感.N A S H 进程中高游离脂肪酸造成的脂毒性导致肝细胞损害,刺激生成过量R O S,无法清除时蓄积的R O S会攻击线粒体造成线粒体肿胀,线粒体内呼吸链复合体酶活性下降,引起线粒体途径的内源性R O S(m t R O S)生成增多及A T P合成减少,导致线粒体损伤和功能障碍.外源性R O S和m t R O S还可以直接造成线粒体D N A (m t D N A)断裂和损伤[13G14].通常受损伤的线粒体通过线粒体自噬途径被清除,并减少线粒体途径的内源性R O S生成,保护线粒体功能稳定,确保应激的细胞存活[3,15].线粒体自噬下降,细胞防卫功能缺失,过量的m t R O S累积攻击线粒体造成线粒体膜破裂,使线粒体向胞质内释放细胞素C凋亡诱导因子等凋亡相关蛋白,从而诱导细胞凋亡以及导致细胞死亡[4].
我们前期研究证实,N A S H小鼠肝细胞线粒体自噬水平下降诱导N L R P3炎症小体活化,是导致N A S H肝细胞炎症进展的因素之一.同时,体外细胞实验提示,N A C可以通过抑制细胞R O S和m t R O S 形成,部分恢复线粒体自噬水平,从而抑制N L R P3炎症小体活化[6].本研究通过N A S H模型小鼠进一步证实,添加N A C减轻了高脂高糖诱导的N A S H小鼠肝脏细胞脂肪沉积和炎症.相对于H F C D组,H C F D +N A C组小鼠肝细胞受损的线粒体自噬水平升高,且部分线粒体功能恢复.提示N A C可能通过改善肝细胞线粒体自噬,进而减轻肝细胞炎症进展.
参㊀考㊀文㊀献
[1]㊀B e n e d i c t M,Z h a n g X.N o nGa l c o h o l i cf a t t y l i v e rd i s e a s e:A n
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e m e r g e s:p r o t e o m i c s,r e g u l a t i o nb y s i r t u i n s,a n dm e t a b o l i c a n d
d i s
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c a l o r i e
d i
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f r u c t o s ea n d
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a c e t a m i n o p h e nGi n d u c e da c u t e l i v e r f a i l u r e:am u l t i c e n t e rs t u d y.
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(收稿日期:2020G04G05)
(本文编辑:钱燕)
(上接第381页)
对难治性A I H,临床建议二线用药首选吗替麦考酚酯或英夫利昔单抗等.本研究中,仅3例属难治性A I H,由于患儿
病情进展迅速,故尚未采用二线药物.
综上,儿童A I H临床表现复杂,A I HG1型多见,病情进展迅速,临床多行激素单用或联合硫唑嘌呤,但往往需长期,且易复发.本文属回顾性分析,样本量偏小,未探讨儿童A I H易感基因及自身抗体,今后需深入研究.
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(收稿日期:2019G10G27)
(本文编辑:钱燕)
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