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。

在进行肝细胞代谢控制的代谢组学分析之前，我们首先阐明自噬在正常肝脏和病理肝脏（脂代谢异常导致的脂肪肝、非酒精性脂肪性肝炎、糖尿病等）再生肝脏中的作用。具体来说，我们使用 Cre-loxP 基因敲除技术来创建自噬相关基因 (Atg5) 的肝脏特异性敲除 (KO) 小鼠。随后，我们使用相同的小鼠进行肝切除后利用肝再生研究了自噬在肝细胞代谢中的重要性。当时，使用脂肪肝小鼠模型进行了比较研究。结果，与对照小鼠相比，db/db小鼠（1）肝切除后的存活率显着降低，肝再生率延迟； (2)肝再生过程中血清ALT水平显着升高。 (3)自噬体数量明显减少，AP相关蛋白Atg5表达减少。上述结果强烈提示脂肪肝部分切除后自噬功能可能会降低。此外，为了帮助功能分析，我们重点研究了称为 Nrf2 的细胞内氧化还原的主要调节因子。 Nrf2 是抗氧化元件 (ARE) 的转录因子，已知可通过改变细胞内代谢来增强 NADPH 的产生，并用于控制细胞内 ROS。在这项研究中，在使用肝癌细胞系的实验系统中，肝癌细胞的迁移能力因Nrf2抑制而降低，并因Keap1抑制而激活Nrf2而增强。此外，Nrf2 抑制降低了非贴壁培养物中的存活率，并且 Nrf2 抑制降低了单细胞形成球体的能力，而 Keap1 抑制导致 Nrf2 激活增强了单细胞形成球状体的能力。如上所述，这项研究阐明了自噬在病理性肝脏再生过程中的作用，并表明其与 Nrf2-Keap1 信号传导存在深厚关系。