肝細胞の代謝制御におけるオートファジーの意義-KO細胞の網羅的メタボローム解析

自噬在肝细胞代谢控制中的意义——KO细胞综合代谢组分析

基本信息

批准号：
16K10577
负责人：
戸島剛男
金额：
$ 3.08万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-01 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

肝細胞の代謝制御に関するメタボローム解析に先立ち、まずは正常肝及び病的肝(脂質代謝異常に基づく脂肪肝・非アルコール性脂肪肝炎・糖尿病など)における再生肝のオートファジーの役割を明らかにした。具体的には、Cre-loxPの遺伝子ノックアウト手法を用いて、肝特異的にオートファジー関連遺伝子(Atg5)のノックアウト(KO)マウスを作成した。その後、同マウスを用いた肝切除後の肝再生を利用して肝細胞の代謝におけるオートファジーの意義について検討を行った。その際、脂肪肝マウスモデルを用いて比較検討を行った。結果として、db/dbマウスはコントロールマウスと比較して、(1)有意に肝切除後の生存率が低く、肝再生率の遅延を認めた。(2)肝再生時における血清ALT値は有意に高かった。(3)オートファゴソーム数は有意に少なく、AP関連タンパク質であるAtg5の発現低下を認めた。以上の結果より、脂肪肝部分切除後においてオートファジーの機能が低下している可能性が強く示唆された。さらに、機能解析の一助としてNrf2と呼ばれる細胞内レドックスの主な制御因子に注目した。Nrf2はantioxidant elements(ARE)の転写因子であり、細胞内代謝の改変によりNADPH産生を亢進させ、細胞内ROSの制御に利用することが知られている。本研究においては、肝癌細胞株を用いた実験系において、肝癌細胞の遊走能はNrf2抑制によって低下し、Keap1抑制によるNrf2活性化で亢進した。さらに、Nrf2抑制によって非接着培養での生存率が低下した他、単細胞からのスフェロイド形成能はNrf2抑制によって低下し、Keap1抑制によるNrf2活性化で亢進する結果であった。以上、本研究は、病的肝の再生時のオートファジーの役割解明につながるとともに、Nrf2-Keap1シグナルとの深い関わりが示唆された。

在对肝细胞代谢调节的代谢组学分析之前，我们首先阐明了自噬在正常和病理肝脏再生肝脏中的作用（基于脂质代谢异常的脂肪肝，非降级脂肪剂，非葡萄球菌病，糖尿病等）。具体而言，使用CRE-LoxP基因敲除技术，专门为肝脏创建了自噬相关基因（ATG5）的基因敲除（KO）小鼠。之后，使用同一小鼠使用肝切除术后肝脏再生研究了自噬在肝细胞代谢中的重要性。目前，使用脂肪肝小鼠模型进行了比较。结果，与对照小鼠相比，肝切除术后DB/DB小鼠的存活率明显降低，并且观察到肝脏再生速率延迟。（2）肝脏再生过程中的血清ALT水平明显更高。（3）自噬体的数量明显降低，并且ATG5（与AP相关的蛋白质）的表达减少了。以上结果强烈表明，部分脂肪肝切除后可以降低自噬的功能。此外，我们专注于称为NRF2的细胞内氧化还原的主要调节剂，以帮助进行功能分析。 NRF2是抗氧化剂元素的转录因子（AS），已知可以通过改变细胞内代谢并用于调节细胞内ROS来增强NADPH的产生。在这项研究中，在使用肝癌细胞系的实验系统中，通过抑制NRF2降低肝癌细胞的迁移能力，并通过抑制KEAP1通过激活NRF2而增加。此外，除了抑制NRF2外，非粘附培养物的存活率降低了，并且通过抑制NRF2降低了从单个细胞中形成球体的能力，通过抑制KEAP1通过抑制NRF2的激活增强。这项研究导致阐明了自噬在病理肝脏再生中的作用，并提出了与NRF2-KEAP1信号的深厚联系。