miR-379/miR-544簇介导高脂饮食诱导性肝脂肪变性及其在非酒精性脂肪肝病中的作用

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背景:非酒精性脂肪肝病(Nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD)可影响肥胖相关的代谢综合征,表现为肝脂肪变性、胰岛素不敏感和葡萄糖耐受不良。高脂饮食(high-fat diet,HFD)促进NAFLD的发生发展,刺激肝脏中甘油三酯的过度积累和胰岛素抵抗。NAFLD已成为继病毒性肝炎后另一大导致终末期肝病的疾病,其发病率逐年提高,目前没有令人满意的治疗方法。微小RNA(miRNA)对肝组织的代谢稳态至关重要。在瘦素受体缺陷的2型小鼠(db/db,糖尿病小鼠模型)中,位于miR-379/miR-544簇中的相关肝脏miRNAs显著增加。研究表明,Dlk1(Delta-like homolog 1)和胰岛素样生长因子-1受体Igf1r(Insulin-like growth factor1 receptor)在调节营养物质代谢、胰岛素抵抗有着重要作用,然而,在肥胖诱导的NAFLD等代谢功能障碍中,Dlk1、Igf1r和miR-379/miR-544簇之间潜在的分子联系大多尚不清楚,值得进一步研究,以期可以确定miR-379/miR-544簇在调节肝脏脂肪变性和代谢综合征方面的新功能,为这一miRNA簇作为肥胖和NAFLD潜在治疗靶点提供线索。目的:确定miR-379/miR-544簇在调节肝脏脂肪变性和代谢综合征方面的作用;探讨miR-379/miR-544簇和Dlk1、Igf1r在调节肝脏脂质代谢过程中潜在的分子联系,为miR-379/miR-544簇作为肥胖和NAFLD潜在治疗靶点提供线索。方法:构建miR-379/miR-544簇全身性敲除小鼠模型(KO),给予小鼠饲喂10%千卡脂肪的饲料(研究饮食D12450B)或60%千卡脂肪的高脂饮食(研究饮食D12492)14周(敲除小鼠干预模型简称为KO-HFD,野生型小鼠干预模型简称为WT-HFD)。对禁食16小时的小鼠进行葡萄糖耐量试验;测定小鼠肝脏、血清和培养细胞中的甘油三酯和胆固醇水平;收集肝组织、附睾脂肪垫和培养细胞,石蜡包埋做H&E染色和油红O染色;提取总RNA用于RNA分离与定量PCR分析;Western blot检测WT-HFD和KO-HFD小鼠肝脏中IGFIR、DLK1和AKT磷酸化(Ser 473)的蛋白水平;HepG2细胞培养、细胞转染并进行棕榈酸(PA)处理;荧光素酶报告分析检测荧光素酶活性;使用亚硫酸氢盐试剂盒对从WT-HFD小鼠和KO-HFD小鼠肝脏中提取的基因组DNA进行亚硫酸氢盐修饰;GO和KEGG分析肝脏中mRNAs的差异表达。结果:1.db/db小鼠和HFD小鼠肝脏中位于miR-379/miR-544簇中的miRNAs(miR-379、miR-411和miR-543)的表达水平显著升高。2.miR-379/miR-544簇KO-HFD小鼠的体重增加量小于WT-HFD小鼠,*P<0.05,**P<0.01;相比于WT-HFD小鼠,KO-HFD小鼠中肝脏脂肪沉积减少,附睾脂肪细胞显著减小,肝脏甘油三酯(TG)、血清TG、血清葡萄糖和血清胆固醇水平显著降低,*P<0.05。3.相比于WT-HFD小鼠,KO-HFD小鼠葡萄糖耐量和清除率明显改善,*P<0.05;KO-HFD小鼠脂肪生成相关基因(Pparγ、Fas和Scd1)的mRNA水平降低,*P<0.05;KO-HFD小鼠肝脏中IGF1R、DLK1和AKT磷酸化(Ser 473)的表达水平显著升高,**P<0.01。4.用毒性脂质300μM棕榈酸(PA)处理HepG2细胞,发现miR-379的表达水平增加3倍,*P<0.05;加入miR-379抑制剂,miR-379在HepG2细胞中的表达受到抑制,同时在PA存在时脂质蓄积减少和细胞甘油三酯含量降低;油红O染色显示,miR-379模拟物促进HepG2细胞中的脂质累积;在miR-379过表达的HepG2细胞中,细胞甘油三酯含量增加,*P<0.05。5.通过荧光素酶报告相关数据分析表明Igf1r和Dlk1是miR-379/miR-544簇的直接靶基因,*P<0.05。6.KO-HFD小鼠肝脏相关基因表达失调且基因间DMR甲基化状态发生改变。结论:我们的结果揭示了miR-379/miR-544簇在改善肝脏脂肪变性的先前未知功能;Igf1r和Dlk1很可能是miR-379/miR-544簇的靶基因;参与调节脂质代谢提示miR-379/miR-544簇可能是治疗非酒精性脂肪肝病的潜在治疗靶点。
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