SelenoM靶向LATS2-YAP/TAZ信号通路在脂肪组织代谢性炎症中的作用机制研究

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作为机体必需的微量元素,硒可通过多种硒蛋白发挥其生物学功能,硒蛋白M(SelenoM)是硒蛋白家族的重要硒蛋白之一,因其具有抗氧化和保护神经钙稳态的功能受到人们的关注。SelenoM是脂肪组织高表达的硒蛋白之一,这类蛋白质在脂肪积累和糖代谢方面起着至关重要的作用。SelenoM稳态与糖代谢和脂质代谢密切相关,但其在肥胖相关代谢性疾病中的具体作用尚不清楚。代谢综合征(MS)是由多系统代谢紊乱引起的一组慢性疾病综合征,如动物的一些MS疾病(包括产蛋鸡脂肪肝和奶牛酮病等)。它的特征是胰岛素抵抗和持续存在的慢性代谢性炎症。现代医学的相关研究表明,肥胖是一种代谢性疾病,同时也是一种慢性炎症状态,其中脂肪组织是炎症反应的始动环节。目前,有研究表明SelenoM敲除小鼠体重明显增加,而SelenoM在脂肪组织代谢性炎症疾病中的作用机制是未知的。本试验在构建SelenoM敲除小鼠模型、高脂饮食(HFD)构建代谢性紊乱小鼠模型、游离脂肪酸刺激或SelenoM敲低/过表达3T3-L1脂肪细胞模型的基础上,应用H&E染色、转录组学分析、代谢组学分析、油红O染色、免疫组化、葡萄糖耐量试验、胰岛素耐量试验、实时荧光定量PCR(q PCR)、免疫印迹试验、免疫荧光技术和Co-IP试验等技术,观察脂肪组织病理形态学变化,对脂肪组织糖脂代谢和炎症反应及其相关通路基因的m RNA和蛋白水平进行检测,本研究旨在探究SelenoM靶向LATS2-YAP/TAZ信号通路调控脂肪组织代谢性炎症疾病的作用机制。主要试验结果如下:(1)脂肪组织病理组织检测结果表明,SelenoM敲除在HFD的诱导下可导致小鼠e WAT和i WAT组织的脂肪质量和体积增大(P<0.05),这些结果证实SelenoM在脂肪细胞脂质代谢过程中起调控作用。(2)脂肪组织转录组学分析结果表明:在HFD条件下,SelenoM敲除小鼠e WAT组织中214个基因显著上调,284个基因显著下调(P<0.05)。差异性基因主要涉及糖脂代谢和炎症免疫反应等方面,而这些方面可能与Hippo信号通路有关。脂肪组织非靶向代谢组学分析结果表明:在HFD条件下,SelenoM敲除小鼠e WAT组织中16个代谢物显著上调,24个代谢物显著下调(P<0.05)。这些代谢物的分析结果表明SelenoM可调控脂肪组织的磷酸戊糖代谢途径、脂肪酸合成和氨基酸代谢等过程。(3)各组小鼠尾静脉葡萄糖耐量试验(GTT)结果显示,在HFD诱导条件下,SelenoM敲除可使小鼠空腹血糖显著升高;胰岛素耐量试验(ITT)结果表明,腹腔注射胰岛素后,血糖水平有所下降,但于30、60、120 min时间点SelenoM敲除小鼠体内血糖值均明显高于对照组小鼠(P<0.05)。这些结果说明SelenoM敲除小鼠体内存在胰岛素抵抗和糖耐量损伤。(4)SelenoM过表达Co-IP质谱联用筛选结果显示,LATS2为SelenoM的互作蛋白之一;激光共聚焦共定位试验结果表明SelenoM与LATS2存在相互作用位点;在HFD条件下,SelenoM敲除小鼠脂肪组织中LATS2的蛋白水平明显降低(P<0.05)。在FFA处理条件下,SelenoM过表达/敲低可显著增加/抑制脂肪细胞LATS2的表达(P<0.05)。上述结果表明,SelenoM对LATS2具有靶向调控作用。在HFD诱导的代谢性紊乱小鼠脂肪组织中,SelenoM敲除可降低e WAT和i WAT脂肪组织Hippo信号通路相关基因USP9X和LATS2表达水平,升高YAP1和TAZ的表达水平,而降低YAP1和TAZ磷酸化水平(P<0.05)。在FFA诱导条件下,敲低SelenoM脂肪细胞和体外检测结果是一致的。反之过表达SelenoM能显著反向调控上述基因及蛋白表达水平。上述结果表明,SelenoM可靶向LATS2调控Hippo-YAP/TAZ信号通路。(5)与HFD小鼠相比,SelenoM敲除可降低脂肪组织中糖代谢相关基因IRS1、AKT、GSK3β和Glut4的m RNA和蛋白表达水平(P<0.05),而降低IRS1、AKT和GSK3β磷酸化水平(P<0.05)。在FFA诱导条件下,SelenoM过表达/敲低可显著增加/抑制脂肪细胞糖代谢相关基因(P<0.05),上述结果表明,SelenoM可调控脂肪组织中糖代谢水平。(6)与HFD小鼠相比,SelenoM敲除可降低脂肪组织中脂解相关基因(ATGL、HSL、MGL等)的m RNA和蛋白表达水平,并增加脂质合成相关基因(FASN、ACC-α、CD36等)的m RNA和蛋白表达水平(P<0.05);在FFA诱导条件下,SelenoM过表达/敲低可显著增加/抑制脂肪细胞脂解相关基因,抑制/增加脂质合成相关基因(P<0.05)。上述结果表明,SelenoM可调控脂肪组织脂质代谢水平。(7)在HFD条件下,SelenoM敲除可降低脂肪组织戊糖磷酸代谢过程中NADPH/NADP+和GSH/GSSG的水平(P<0.05),SelenoM敲除可减少脂肪组织中抗氧化酶(SOD)和总抗氧化能力(T-AOC)的水平,同时增加过氧化氢(H2O2)含量(P<0.05)。在FFA诱导条件下,SelenoM过表达/敲低可显著抑制/增加脂肪细胞氧化应激,上述结果表明,SelenoM可调控脂肪组织氧化应激水平。(8)在HFD条件下,SelenoM敲除可诱导e WAT和i WAT脂肪组织中促炎因子(Adgre1、IL-6、Ifng、TNF-α、i NOS、IL-1β、MIP-1α)的m RNA和蛋白表达水平明显升高(P<0.05);脂肪组织免疫荧光结果显示,HFD条件下SelenoM敲除可增强巨噬细胞极化标志基因F4/80和CD11b+表达水平(P<0.05);在FFA诱导条件下,SelenoM过表达/敲低可显著抑制/增加脂肪细胞促炎因子表达水平(P<0.05);在SelenoM敲低条件下,NAC(抗氧化试剂)处理可减少脂肪细胞中炎症因子的m RNA和蛋白表达水平。上述结果表明,SelenoM可调控脂肪组织中炎症因子,这个过程和脂肪细胞的氧化应激有关。敲低SelenoM脂肪细胞和巨噬细胞共培养时,巨噬细胞炎症反应增多,当敲低巨噬细胞NF-κB时,巨噬细胞炎症反应会减弱(P<0.05)。这些结果表明,脂肪细胞中敲低SelenoM可增加巨噬细胞M1极化水平,而这个过程和巨噬细胞NF-κB的表达水平有关。(9)在3T3-L1脂肪细胞中,过表达LATS2可以显著减少YAP1、TAZ、JNK的m RNA和蛋白表达水平,升高YAP1和TAZ磷酸化水平,减少JNK的磷酸化水平(P<0.05)。敲低LATS2可反向调控上述基因及蛋白表达水平(P<0.05)。在敲低LATS2基础上,SelenoM过表达能显著缓解上述基因的变化(P<0.05)。上述结果表明,SelenoM靶向LATS2调控脂肪组织YAP/TAZ-JNK信号通路。(10)过表达LATS2可增加脂肪细胞糖代谢相关基因的m RNA和蛋白表达水平;敲低LATS2反向调控上述基因及蛋白表达水平(P<0.05);在敲低LATS2基础上,过表达SelenoM能显著抑制上述基因的变化趋势(P<0.05);敲低LATS2/SelenoM细胞中加入SP600125(JNK抑制剂)能够抑制JNK的表达(P<0.05)。上述结果表明,SelenoM靶向LATS2-YAP/TAZ-JNK信号通路调控脂肪组织糖代谢失衡过程。(11)在3T3-L1脂肪细胞中,过表达LATS2可通过减少TKT以增加脂解相关因子(HSL、ATGL和MGL等),并减少脂质合成相关基因(FASN、ACC-α和CD36等)的m RNA和蛋白表达水平(P<0.05);敲低LATS2反向调控上述基因及蛋白表达水平(P<0.05);在敲低LATS2基础上,同时过表达SelenoM能显著抑制上述基因的变化趋势(P<0.05);敲低LATS2/SelenoM后,加入N3PT(TKT抑制剂)能够抑制上述基因的变化(P<0.05)。上述结果表明,SelenoM靶向LATS2-YAP/TAZ-TKT信号通路调控脂肪组织脂质代谢过程。(12)在3T3-L1脂肪细胞中,过表达LATS2可增加SOD和T-AOC水平,减少H2O2含量(P<0.05)。敲低LATS2可显著减少SOD和T-AOC水平,增加H2O2含量(P<0.05)。在敲低LATS2基础上,SelenoM过表达能显著缓解脂肪细胞氧化应激水平(P<0.05);敲低LATS2/SelenoM细胞中加入NAC能够抑制脂肪细胞氧化应激(P<0.05)。上述结果表明,SelenoM靶向LATS2-YAP/TAZ信号通路调控脂肪细胞氧化应激。(13)在3T3-L1脂肪细胞中,过表达LATS2可减少炎症反应相关因子Ifng、TNF-α、i NOS、IL-1β和MIP-1α等表达水平(P<0.05);敲低LATS2可增加炎症反应相关因子表达水平,而在此基础上过表达SelenoM能显著抑制上述基因的变化趋势(P<0.05);敲低LATS2/SelenoM细胞中加入NAC能够抑制上述基因的变化(P<0.05);在以上处理脂肪细胞的条件下共培养巨噬细胞,巨噬细胞中的促炎基因表达趋势和上述基因的表达趋势一致(P<0.05);上述结果表明,SelenoM靶向LATS2-YAP/TAZ信号通路调控脂肪细胞氧化应激诱导的炎症反应,并促进其巨噬细胞M1极化水平。综上所述,SelenoM敲除可加重高脂诱导的小鼠脂肪组织糖脂代谢紊乱,增加了氧化应激水平及其巨噬细胞浸润和炎症反应。上述结果表明SelenoM靶向LATS2-YAP/TAZ通路调控了脂肪组织代谢性炎症反应。本研究结果阐明了SelenoM新的生物学功能,也为脂肪组织代谢性炎症的预防和治疗提供了新的靶点,为进一步探索SelenoM的功能提供参考。
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