关键词:
VNN1
Hepcidin
炎症
铁代谢
摘要:
铁代谢紊乱是一种常见的疾病,与炎症、糖尿病、心血管等代谢性疾病息息相关,严重影响着人们的生活质量。因此,深入研究机体铁代谢的精密调控显得尤为重要。Hepcidin是一种肝脏合成并分泌的抗菌多肽,富含半胱氨酸,它在调控机体铁稳态中起着关键性作用。简单地说,机体内的Hepcidin可以与位于巨噬细胞和肠细胞的细胞膜表面的Ferroportin1 (FPN1)蛋白结合,进而将其内化和降解。由于FPN1是胞内铁输出的唯一通道,所以,Hepcidin可以通过调节FPN1来调控机体铁运输。机体内Hepcidin的水平处于动态平衡中,如果这个平衡被打破,会导致铁的缺乏或过载,从而引发一系列疾病。因此,维持机体Hepcidin的动态平衡就变得至关重要。研究表明,Hepcidin的表达受多种因素的调节,如机体的铁水平、炎症和缺氧。除此以外,人类许多代谢性紊乱疾病也与Hepcidin的紊乱密切相关,如遗传性血色素沉着病(hereditary hemochromatosis, HH)、炎性贫血(anemia of inflammation, AI)、慢性肾病(chronic kidney diseases)等。临床数据显示,在慢性炎症病人体内Hepcidin的表达比健康人群要高,从而引发炎性贫血。对于这方面的机制研究,目前仅停留在炎性因子IL-6可通过STAT-3 (signal transduction and activator of transcription-3)信号通路增加Hepcidin的表达,但哪些媒介物传递炎症信号来调控肝铁稳态尚未知晓。VNN1是一种在肠和肝脏组织中高表达的GPI-锚定蛋白质,具有泛酰巯基乙胺酶的活性。该酶水解泛酰巯基乙胺(pantetheine)形成巯基乙胺(pantothenic acid, vitamin B5)和半胱胺(Cysteamine)。研究表明,半胱胺(Cysteamine)在体内通过巯基二硫化物的交换反应生成氧化形式的胱胺(Cystamine),而胱胺正是许多重要代谢途径的关键调节因子。实验证明,VNN1全身性敲除的小鼠能抵抗2,4,6-三硝基苯磺酸基酸(2,4,6-trinitrobenzene sulfonic acid, TNBS)造成的大肠炎。然而,令人惊奇的是,用胱胺处理上述小鼠可以完全逆转这种保护机制。综合前人的研究结果,我们不难发现炎症信号、VNN1及Hepcidin之间似乎存在着某种联系,因此,本文主要探究在炎症状态下,VNN1调节肝脏Hepcidin表达及肝铁稳态的分子机制。本文主要采用功能获得(gain-of-function)和功能缺失(loss-of-function)的过表达和干扰的方法。在细胞水平研究炎症状态下,VNN1调节Hepcidin表达及其分子机制。运用VNN1腺病毒和小干扰RNA siVNN1介导的过表达和干扰技术,采用实时定量PCR和Western Blot分析VNN1对Hepcidin表达的影响。同时,运用普鲁士蓝染色的方法分析肝铁堆积情况。在分子机制层面,我们检测了NF-κB的活性变化。随后,运用荧光素酶报告基因检测(Luciferase reporter assay)实验,研究VNN1调控hepcidin基因启动子的转录活性的机制。我们的研究结果证明,在小鼠的原代肝细胞中,脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)能显著性地上调VNN1和Hepcidin的表达水平,该结果暗示了VNN1可能在LPS调控Hepcidin表达的过程中发挥着潜在的作用。过表达VNN1浓度梯度依赖性地增加Hepcidin的表达和肝铁堆积,而干扰VNN1出现相反的效果。上述结果表明,VNN1和Hepcidin的表达水平呈正相关性。最重要的是,干扰VNN1有效地拮抗LPS诱导Hepcidin的表达及肝铁紊乱。在分子机制层面上,NF-κB作为经典的信号通路参与调控炎症反应,同时,近年报道也表明在hepcidin基因启动子的-509 bp有一个NF-κB的结合位点,可以激活hepcidin基因的转录,所以,我们推测VNN1可能是通过激活NF-κB的活性在转录水平调控hepcidin基因的表达。我们通过细胞免疫荧光实验表明VNN1激活NF-κB的核转位。此外,BAY 11-7082 (NF-κB的抑制剂)处理能部分削弱过表达VNN1对Hepcidin的上调效果。普鲁士蓝染色的结果也验证了上述结果。细胞免疫荧光实验进一步说明NF-κB参与VNN1调控Hepcidin表达的过程。而干扰VNN1也能部分缓解LPS对NF-κB的激活效果。荧光素酶报告基因检测实验表明,干扰VNN1有效地抑制LPS对hepcidin基因启动子的激活作用。另一方面,我们的实验中VNN1的水解产物半胱胺(C