α-KG通过p300/Smad2/3信号通路在晚期肝纤维化中激活肝星状细胞

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目的:探讨血清代谢产物对慢性乙型肝炎肝纤维化S0-2期(轻中度)和S3-4期(晚期肝纤维化)的区分能力,以及其关键代谢物α-酮戊二酸(α-KG)对肝星状细胞活化的相关机制。方法:收集接受肝活检慢性乙型肝炎肝纤维化患者157例和80名健康对照(HC),其中测试组160例,验证组77例。乙型病毒性肝纤维化诊断标准均参照《慢性乙型肝炎防治指南(2015年)版》。采集受试者血清,使用气相色谱-质谱联用(GC-MS)进行代谢组学分析。将得到的原始数据表导入SIMCA-P软件进行统计分析。采用主成分分析法(PCA)绘制得分图,构建正交偏最小二乘判别分析模型(OPLS-DA),并进行置换检验分析模型的准确性。以OPLS-DA模型中的变量投影重要性值(VIP)>1并结合单变量统计分析p<0.05共同筛选差异代谢物。采用受试者工作曲线(ROC)和ROC曲线下面积(AUC)评估诊断价值。并与传统血清学指标APRI和FIB-4进行比较。采用MetaboAnalyst2.0软件,筛选代谢产物途径。采用α-KG类似物(DMKG)处理肝星状细胞。CCK-8比色法检测细胞增殖活性。跨孔迁移实验检测细胞迁移情况。肝纤维化患者的肝脏免疫组化(IHC)分析。以及用Western blot检测P300、Ac-P300、α-SMA和Ⅰ型胶原的表达;P300siRNA或C646检测HSC活化的可能机制。结果:在测试集中,PCA分析不足以区分S0、S1-2、S3-4和HC,S0-1和S2-4也不能区分,而S0-2和S3-4可见一定区分度。在三维(3-D)PCA得分图中,S0-2和S3-4也有明显区分。OPLS-DA模型,分析表明S0-2和S3-4之间有明显的区分度。采用VIP>1.0且P<0.05对代谢物进行筛选。测试组共筛选出20种代谢物。验证组筛选后得出1,5-脱水葡萄糖醇、2-羟基戊二酸、己二酸、α-酮戊二酸(α-KG)、小天门冬酰胺4、苯甲醇、葡萄糖酸、戊二酸、亚油酸、4-羟丁酸、花生四烯酸和布洛芬等12种代谢物。12种血清代谢物的组合对区分S0-2期和S3-4期有很高的准确率,联合ROC曲线下面积为0.961,高于天冬氨酸转氨酶/血小板比率指数(APRI)和肝纤维化4因子指数(FIB-4)。根据MetaboAnalyst2.0分析,肝纤维化显著改变的代谢途径包括亚油酸代谢、三羧酸(TCA)循环和花生四烯酸代谢。研究发现,肝纤维化显著改变的代谢物大多在TCA循环。在TCA循环中,α-KG是一个关键代谢产物,大多数代谢物的代谢途径都围绕α-KG。进一步分析关键代谢产物α-KG在体内促进肝星状细胞活化的相关功能机制学研究。在以转化生长因子-β为阳性对照,发现二甲基α-酮甲酸酯(DKMG)可促进体内肝星状细胞(HSC)的活化。免疫组化显示P300和Ac-P300细胞在S3-4期肝组织中的表达显著高于S0-2期,DMKG和转化生长因子-β均能增强Lx2细胞ac-P300蛋白水平。α-KG诱导的肝星状细胞活化被siRNA介导的P300沉默或C646介导的P300抑制,表明α-KG介导的肝星状细胞激活需要P300。P300失活抑制α-KG诱导的Smad2/3核内结合。研究表明α-KG促进p300的表达和活性,促进其与Smad2/3在细胞核内结合,导致α-SMA和Ⅰ型胶原的表达。结论:由12种血清代谢物组合对慢性乙型肝炎肝纤维化S0-2期(轻中度)和S3-4期(晚期)患者有较高的区分能力。该代谢组合的关键代谢物α-KG通过P300/Smad2/3信号通路诱导肝星状细胞激活。
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