去甲肾上腺素通过PKA-NFAT信号通路调控LX2肝星状细胞增殖活化

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背景与目的慢性肝病(chronic liver disease CLD)进展为肝硬化和肝癌是全球肝病发病率和死亡率升高的主要原因,其以肝纤维化、肝脏功能损害为主要病理改变。肝星状细胞的异常激活、产生大量细胞外基质在肝纤维化发生发展过程中发挥关键作用。肝脏受自主神经系统的支配,在其在肝脏代谢、纤维化和胆道功能调节中扮演重要角色。慢性肝病与神经内分泌紊乱有关,其中交感神经系统异常激活尤为突出。交感神经被激活时,神经末梢释放神经递质去甲肾上腺素(NE),但是NE在肝星状细胞异常激活及其肝纤维化中作用及机制尚不清楚。本研究以人LX2肝星状细胞为材料,体外连续给予NE刺激作用人LX2肝星状细胞以模拟在体交感神经过度兴奋时对肝星状细胞增殖活化及细胞外基质生成的影响;同时在体利用微渗透压缓释泵连续释放NE干预小鼠观察其变化;在此基础上探索可能的关联机制,以期为临床慢性肝病缓解肝纤维化、恢复肝脏功能提供新的思路。方法(1)细胞实验方法:利用LX2肝星状细胞为材料,用含有10%胎牛血清的高糖培养基培养以建立增殖体系。首先,采用免疫荧光染色方法检测LX2肝星状细胞去甲肾上腺素受体(AR)α1a-AR、α1b-AR、α1d-AR等表达;其次,连续给予不同浓度去甲肾上腺素(NE)刺激LX2肝星状细胞,以CCK8法评价细胞增殖活性;NE处理48 h后收集细胞、提取RNA、逆转录成c DNA,采用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)技术检测LX2肝星状细胞增殖活化过程中活化标志物α-SMA和细胞外基质I型胶原α1(COL1A1)、III型胶原α1(COL3A1)、IV型胶原α1(COL4A1)的m RNA表达水平变化;同时提取全蛋白和胞核蛋白,采用Western blot检测α-SMA、PKAregⅠα、PKAregⅠβ、PKAregⅡα、PKAαcat、PKAγcat、PKAα/β/γcat、NFATc3、NFATc4等蛋白水平的变化;接着,利用PKA激动剂8-Bro-c AMP和PKA抑制剂H-89处理NE干预的LX2肝星状细胞,检测α-SMA、COL1A1、COL3A1等指标的变化以明确NE和PKA的关系;最后,利用腺病毒介导的NFATc3(Ad-sh NFATc3)或NFATc4(Ad-sh NFATc4)载体转染NE干预的LX2肝星状细胞,检测α-SMA、COL1A1、COL3A1等指标的变化以明确NE和NFATc3/c4的关系。(2)动物实验方法:将20只8-12周龄C57BL/6小鼠随机分为假手术组和NE泵组。NE泵组:麻醉后于小鼠背部手术,植入微渗透压缓释泵连续释放NE模拟交感神经过度兴奋,植入后缝合关闭背部,清醒后标准饲养28天;再次麻醉小鼠,心脏取血,取内脏脂肪及肝脏称重后按后续实验要求处理备用。假手术组:与NE泵组处理类似,植入微渗透压缓释泵连续等量的无菌生理盐水。取材后,利用ELISA检测小鼠血清中相关指标含量的变化;提取肝脏组织的RNA和蛋白,利用q RT-PCR和Western blot检测相关蛋白及m RNA的变化;肝脏组织固定包埋、脱水脱蜡、抗原修复后行Masson染色、油红O染色和免疫荧光染色。结果(1)LX2肝星状细胞表达α1a-AR、α1b-AR、α1d-AR;(2)连续单次NE刺激后能够促进LX2肝星状细胞的增殖活性;α-SMA表达增加,同时细胞外基质COL1A1、COL3A1和COL4A1表达也明显增加;(3)PKA激动剂8-Bro-cAMP明显增加NE诱导LX2肝星状细胞的COL1A1和COL3A1表达效应,但轻度降低COL4A1和α-SMA表达;PKA抑制剂H-89抑制NE诱导LX2肝星状细胞增殖活化的作用;(4)连续单次NE刺激后增加LX2肝星状细胞NFATc3和NFATc4表达及核内蛋白水平;Ad-sh NFATc3或Ad-sh NFATc4处理后取消了NE诱导LX2肝星状细胞增殖活化的效应;(5)与对照组相比,NE泵组小鼠体重、内脏脂肪含量均明显增加;小鼠肝脏胶原和脂质生成明显增多,肝功能受损;α-SMA、NFATc3、NFATc4等表达均增加。结论(1)连续单次NE刺激促进LX2肝星状细胞活化和增殖,使细胞外基质生成增多;敲低NFATc3、NFATc4能部分逆转NE对LX2肝星状细胞的激活作用。(2)微渗透压缓释泵连续释放NE激活了肝星状细胞,促进了肝纤维化发生,该作用与PKA-NFAT信号通路有关。
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