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目的:死亡供体肝移植(deceased donor liver transplantation,DDLT)过程中缺血再灌注损伤(ischemia reperfusion injury,IRI)及免疫排斥反应会导致大量肝细胞损伤坏死,术后需要通过肝脏再生(liver regeneration,LR)来恢复正常生理功能。活体肝移植(living donor liver transplantation,LDLT)虽然最大程度减轻了IRI,但由于移植物体积过小,因此肝细胞必须快速增殖来达到合适的肝体重比从而满足受体需求。对供体而言,术后其肝脏功能由维持代谢稳态向再生的转化是恢复正常生理功能的基础条件及唯一途径。因此,有效促进LR对LDLT术后供受体肝功能恢复有重要意义。丝氨酸羟甲基转移酶2(Serine hydroxymethyl-transferase 2,SHMT2)是甘氨酸代谢过程的关键酶,近期有研究表明甘氨酸可经Akt-m TOR通路来调控细胞增殖与生存。本研究将利用小鼠原代肝细胞及经典LR模型,从体内外角度探讨通过SHMT2促进LR的可行性并明确相关分子机制。方法:1.利用C57小鼠进行2/3肝切除术(partial hepaectomy,PH)建立经典LR模型,术后48 h收集肝脏样本并提取总RNA。采用Mouse Genome 430 2.0 Assay微阵列芯片检测样本转录组,对芯片结果进行相关生物信息学分析以明确LR增生期中关键的差异表达基因(differently expressed genes,DEGs)及其所涉及的信号通路。2.分离培养小鼠原代肝细胞,饥饿清除细胞内甘氨酸后以不同浓度甘氨酸培养细胞,采用蛋白质免疫印迹(western-blot analysis,WB)和细胞增殖(Ed U)实验检测Akt-m TOR通路活性及细胞DNA复制情况,判断甘氨酸对小鼠肝细胞增殖及Akt-m TOR通路活性的影响;过表达肝细胞中SHMT2以无甘氨酸培养基培养并在实验组中加入Akt抑制剂,通过WB及Ed U检测过表达SHMT2对细胞增殖及Akt-m TOR通路活性的影响,明确过表达SHMT2是否经由Akt-m TOR通路调控细胞增殖;下调肝细胞SHMT2表达并清除细胞内甘氨酸同时设置甘氨酸补救实验,观察清除细胞内甘氨酸、抑制细胞SHMT2表达及外源性添加甘氨酸对增殖及Akt-m TOR通路活性的影响,验证SHMT2对Akt-m TOR通路活性的调控是否由甘氨酸介导。3.采用腺相关病毒(adenovirus associated virus,AAV)靶向下调小鼠肝细胞中SHMT2表达,以2/3 PH构建经典LR模型,在指定时间点收集血液及肝脏样本,检测组织甘氨酸含量并通过WB、血清酶学及免疫组化等实验检测Akt-m TOR通路活性变化及PH后不同时间点肝脏功能及再生水平,从活体角度探讨SHMT2在LR过程中的作用机制。结果:1.在PH后48 h共筛选出367个DEGs,基因本体论(gene ontology,GO)分析提示DEGs主要与细胞周期、DNA合成、有丝分裂、核苷酸结合、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性等过程相关;京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)通路富集分析提示DEGs主要富集于细胞周期、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性、甘氨酸/丝氨酸/苏氨酸代谢、p53信号通路、胆汁酸分泌等重要通路。蛋白质互作用(protein-protein interaction,PPI)网络分析表明大部分DEGs调控的蛋白间都存在相互作用关系,通过Cytoscape软件得出该网络中评分前5位的聚类结果。2.不同浓度甘氨酸可引起肝细胞Akt-m TOR通路活化及DNA合成增加,过表达SHMT2可导致细胞内甘氨酸水平升高,Akt-m TOR通路活性及细胞增殖加强,使用Akt抑制剂可阻断过表达SHMT2引起的促增殖作用;清除细胞内甘氨酸会导致Akt-m TOR通路活性及细胞DNA合成下调,抑制SHMT2表达强化了清除甘氨酸的负向作用,外源性添加甘氨酸则可对抗SHMT2下调所致的抑制增殖效应。3.在LR增殖期,SHMT2表达水平、组织甘氨酸含量、Akt-m TOR通路及肝细胞增殖活性较对照组明显升高,抑制肝细胞SHMT2表达会下调Akt-m TOR通路及肝细胞增殖活性,同时还加重LR前期肝功能损伤,最终导致再生肝脏体积减小。结论:1.LR增殖期是受多基因共同调控的复杂过程,丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性及甘氨酸/丝氨酸/苏氨酸代谢在该过程中发挥重要作用。2.甘氨酸浓度可影响Akt-m TOR通路活性进而调控肝细胞增殖,过表达SHMT2经Akt-m TOR通路促进肝细胞增殖的效应与其介导胞内甘氨酸合成增加相关。3.在LR增殖期下调SHMT2表达抑制了肝细胞增殖,加重了LR前期肝功能害最终导致晚期再生肝脏体积减小,其机制与甘氨酸合成减少及Akt-m TOR通路活性下降相关。