STEAP4对营养过剩引起的NAFLD的调节机制

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代谢疾病与炎症密切相关。STEAP4被看作是一个处于代谢和炎症交叉路口的关键基因,其在调节各种代谢疾病和对抗多种炎性疾病中发挥双重作用。目前已有研究将STEAP4作为治疗肥胖及其并发症的治疗靶点,但多以脂肪组织作为研究模型。肝脏作为人体最大的代谢器官,对于机体糖脂代谢和炎症的调控至关重要。本研究以HepG2肝细胞为研究模型,通过超表达、敲减等方式研究了STEAP4对营养过剩引起的NAFLD的调控机制,并通过高脂喂食小鼠建立NAFLD模型,在活体水平验证STEAP4在糖脂代谢方面的功能。通过体外体内的试验,本论文获得的主要结果如下:1.在细胞和活体水平分别建立不同的营养物质异常摄入模型。在细胞模型上选择:脂肪酸、葡萄糖和血清三种不同营养元素不同浓度对HepG2细胞进行刺激,在小鼠模型上选择D12492 60%高脂鼠粮、10%糖添加剂(5%果糖+5%葡萄糖)。细胞水平上试验所选脂肪酸处理浓度(250μM)在不影响细胞活性的情况下显著促进HepG2细胞中脂滴积累,高糖能够促进细胞自噬,但是血清浓度不同对细胞自噬影响较小。在活体水平,4.5月的饲养使得高脂和高糖喂养小鼠相较对照组体重增长显著,高糖组血糖上调极显著、高脂组血糖也有显著上调。2.高脂组处理的细胞模型中,细胞中自噬(LC3、Beclin1)、能量代谢途径(p-AMPK/AMPK)、线粒体功能(SIRT1、ATP5s、SOD2、PGC1α)和脂质合成能力(PPARγ)都受到不同程度的损伤。3.在肝细胞中STEAP4能够响应营养物质吸收过剩,STEAP4随着糖浓度增加表达量上调,随着脂质浓度增加表达量下调。但血清浓度对其表达量影响较小,会下调其表达量。转录组分析显示在长期(1 a)高脂小鼠脂肪组织中Steap4显著上调。sSTEAP4超表达能挽救高脂引起的HepG2细胞自噬紊乱现象。4.通过共聚焦荧光显微镜检测STEAP4在细胞中定位在细胞膜和内质网膜。5.建立880μM有一定细胞杀伤力的双氧水刺激模型。sSTEAP4能够提高HepG2细胞双氧水刺激下的细胞活性,且能提高细胞对营养物质的吸收,使细胞培养时p H显著变化。在内稳态条件下sSTEAP4使得细胞中自噬水平(LC3、Beclin1)、产能代谢处于低活性的状态(p-AMPK/AMPK)。但是这种低活性状态对细胞是有益的,在应对双氧水刺激时能够迅速得提高自噬水平(LC3、Beclin1)和产能代谢(p-AMPK/AMPK)。而不论在内稳态条件还是双氧水刺激条件下,超表达sSTEAP4都能显著促进胰岛素信号关键基因p-AKT、AKT和线粒体抗氧化基因SOD2的表达。在低糖条件下AMPK和STEAP4能够竞争性促进细胞中能量代谢。6.人源STEAP4与鼠源和猪源同源性比较高,其差异性多体现在蛋白水平。7.mSteap4能够抑制HepG2细胞自噬水平(mRNA水平:AKT、Beclin1、AMPK、ATG7、ATG5;蛋白水平:p-AMPK/AMPK、Beclin1、LC3),主要是从蛋白水平发挥作用。因此,本研究研究发现STEAP4能够响应营养过剩引起的NAFLD,并且能够在内稳态时降低细胞产能代谢,但可以迅速对氧化应激做出反应,改善NAFLD。
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