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目的: 肝脏是维持体内代谢平衡的重要器官。正常的成体肝细胞一般不进行细胞分裂,但当肝脏受到急性损伤和感染等情况下,肝细胞能够快速增殖并修复损伤部位。评估肝再生能力最具代表性的实验是肝脏2/3切除术(partial hepatectomy,PHx),即70%的肝脏被手术切除,剩余的肝细胞会开始增殖并修复损伤部位,大概1周左右肝脏会修复到原来大小,肝再生停止。肝再生是一个复杂的过程,涉及多种细胞因子和生长因子的相互作用。近年来,miRNA在肝再生中的作用越来越受到重视。miRNA可以通过促进或抑制肝细胞增殖从而参与到肝再生的过程中。 MicroRNA(miRNA)是一类长度约为18-26nt的内源性小分子非编码RNA,可通过与靶mRNA的3非翻译区(3UTR)结合发挥生物学作用。越来越多的研究表明miRNA在细胞增殖、分化、凋亡和组织的发育调节过程中发挥了极其重要的作用。利用PHx模型检测miRNA表达谱发现,多种miRNA参与了肝再生的调节,其中40%参与了肝再生启动阶段,70%参与了肝再生增殖阶段。这样的研究表明miRNAs不仅与肝细胞增殖有关,而且还可能是肝再生的潜在生物标志物。其中是miR-21是研究较为深入的miRNA。肝再生早期阶段miR-21表达上调,抑制靶基因Btg2的翻译,进而解除了对Foxm1磷酸化的抑制作用,诱导细胞周期蛋白cyclin B1和D1的表达从而启动肝细胞增殖。而miR-17~92也与肝细胞增殖相关。Yuan等在小鼠活体实验中证实miR-221可通过抑制其靶基因ARNT的表达,使p27的表达降低,解除其对细胞周期蛋白的抑制从而促进肝再生进程。 miR-155作为miRNA家族一员,是一种多功能的microRNA,位于人21号染色体上的非编码基因B细胞整合簇(B cell integration cluster,BIC)的第3个外显子内。研究表明,miR-155功能表达或异常不仅仅影响炎症及自身免疫性疾病的发生发展,而且在肿瘤细胞增殖、分化、迁移等过程中起着重要的作用。在肝癌细胞上过表达miR-155可以促进其增殖能力,同时在正常的人肝细胞和鼠肝细胞上过表达miR-155同样也可以促进肝细胞的增殖。Shashi Bala等发现在酒精性肝病中,巨噬细胞通过上调miR-155导致TNFα表达增加从而调节炎症反应。 在人的肝癌组织标本中,miR-155的表达水平显著上调。既然体外实验已经初步证实miR-155可以促进肝细胞的增殖,这与肝再生有一定关系,那么miR-155在肝再生的作用如何?其机制又是什么?目前尚不清楚。为此,我们建立了miR-155广泛过表达的转基因小鼠以及从国外实验室引进miR-155基因敲除鼠,通过2/3PHx模型解析miR-155在肝再生中的作用。我们的研究初步证明了miR-155可以靶向SOCS1从而促进肝再生。这对于提高肝移植,尤其是活体肝移植、肝叶切除术后的生存质量有非常重要的意义,也为酒精肝、脂肪肝、病毒性肝炎、药物性肝损伤的诊断、治疗提供了新的思路。 方法与结果: 过表达miR-155可以促进肝细胞增殖 通过qRT-PCR检测我们发现miR-155的表达水平在PHx模型中呈现升高的趋势,其中24h表达水平最高。然后我们通过在广泛表达miR-155的小鼠(RL-m155小鼠)进行2/3PHx,不同时间点的肝脏组织进行BrdU和Ki67染色,结果发现RL-m155小鼠BrdU的阳性细胞数显著高于对照小鼠,同时Ki67染色结果也一致。肝切11天后,RL-m155小鼠和对照小鼠肝重/体重比没有区别,Ki67染色结果也没有区别。 RL-m155小鼠在肝再生过程中周期蛋白合成增多 我们通过qRT-PCR和Western-blot检测肝再生相关周期蛋白如cyclin D1,cyclin E,cyclin A1和cyclin B1发现,RL-m155小鼠在再生过程中cyclin D1的表达水平升高,并且在36h达到最高。同样cyclin E,cyclin A1和cyclin B1表达水平相比对照小鼠也上调。 KO小鼠抑制肝再生 通过对miR-155基因敲除鼠(KO小鼠)进行2/3PHx,免疫组化BrdU和Ki67染色结果发现,敲除miR-155后BrdU和Ki67的阳性细胞数均低于对照小鼠,同时qRT-PCR和Western-blot检测肝再生相关周期蛋白,我们发现cyclin D1,cyclin E,cyclin A1和cyclin B1的表达相比对照小鼠均下调。 RL-m155小鼠肝再生过程不伴随DNA损伤和细胞凋亡 通过γ-H2AX染色我们发现RL-m155小鼠在肝再生过程中γ-H2AX的阳性细胞数和对照小鼠没有区别,同时Western-blot检测γ-H2AX蛋白和激活caspase-3蛋白也没有区别。 miR-155通过SOCS1调控肝再生 生物信息软件预测SOCS1是miR-155的潜在靶基因,同时RL-m155小鼠SOCS1表达下调,KO小鼠SOCS1表达上调。通过在细胞水平和动物水平过表达SOCS1我们证实了SOCS1负向调控肝再生,这与已有的研究一致。我们通过在过表达miR-155的基础上过表达SOCS1发现,miR-155促进肝再生的作用被解除。 结论: 我们的研究发现miR-155可以正向调控肝再生过程。通过一系列体内和体外的实验,我们发现miR-155可以促进肝再生相关周期蛋白的表达并且不伴随DNA损伤和细胞凋亡。而miR-155促进肝再生主要由miR-155靶向SOCS1介导,miR-155通过调节靶基因SOCS1的表达引起肝再生过程中相关信号通路的改变。因而miR-155在酒精肝、脂肪肝、病毒性肝炎、药物性肝损伤的诊断、治疗方面具有重要意义。