关键词:
良性前列腺增生
SIRT3
NR1D1
AMPK-PGC-1α通路
线粒体代谢
摘要:
目的:良性前列腺增生(Benign Prostatic Hyperplasia,BPH)作为中老年男性最常见的泌尿系统疾病之一,严重影响着患者的生活质量,其主要病理学特征是前列腺过渡区上皮细胞和基质细胞发生的非恶性增殖性改变。目前关于BPH的发病机制尚未完全阐明,有研究显示,年龄、激素、炎症、氧化应激和自噬等都可能在BPH的发病机制中发挥重要作用。另外最新研究显示BPH可能是代谢性疾病的一种,而线粒体功能损伤与代谢性疾病密切相关,提示线粒体功能损伤有可能是BPH的发病机制之一。Sirtuin 3(SIRT3)是端粒保护蛋白Sirtuins家族成员之一,特异性表达于线粒体内,在参与并调节线粒体能量代谢和蛋白质乙酰化水平等方面发挥着重要的作用,且与细胞生存与死亡、线粒体代谢、免疫与炎症、昼夜节律等基本生物学功能密切相关。SIRT3作为一种三类组蛋白去乙酰化酶,可以通过减少活性氧簇以及激活超氧化物歧化酶和过氧化氢酶,从而避免线粒体DNA损伤以及因氧化应激诱导的细胞死亡。新近报道SIRT3与线粒体相关代谢重编程有关。然而,其潜在的分子机制尚不清楚,尤其是在BPH疾病的发生发展机制中研究甚少。核受体亚家族1组D成员1(Nuclear Receptor Subfamily 1 Group D Member 1,NR1D1)作为一种重要的转录因子,可结合多种基因的启动子,在自噬相关蛋白、炎性小体基因、T细胞分化辅助因子、脂质代谢酶等各器官病理生理过程中发挥重要的转录抑制作用。NR1D1能抑制乳腺癌、肺癌、膀胱癌等多种肿瘤细胞的增殖。腺苷单磷酸激活蛋白激酶(AMP-Activated Protein Kinase,AMPK)作为重要的细胞能量传感器,是调节能量稳态的重要激酶。过氧化物酶体增殖物受体γ共激活因子(Peroxisome Proliferator-Activated Receptor Gamma Coactivator 1 Alpha,PGC-1α)是转录辅助激活因子家族的一员,主要存在于包括心脏在内的高能量需求组织和器官中,控制线粒体的生物发生和能量代谢,其转录和活性受AMPK通路控制。核呼吸因子1和2(Nuclear Receptor Factor1/2,Nrf1/2)作用于PGC-1α的下游,不仅调节氧化磷酸化(Oxidative Phosphorylation,OXPHOS)相关基因,还调节线粒体转录因子A(Mitochondrial Transcription Factor A,TFAM)相关基因,导致线粒体呼吸和mt DNA复制/转录增加。过氧化物酶体增殖激活受体γ(Peroxisome Proliferator-Activated Receptor Gamma,PPAR-γ)是PPARs家族的主要亚型,也受PGC-1α的调控,普遍存在于神经组织中,包括神经元、小胶质细胞和星形胶质细胞。AMPK-PGC-1α信号通路在调控线粒体能量代谢方面发挥重要作用。有研究显示,SIRT3能够调控AMPK-PGC-1α信号通路,在调节线粒体氧化应激、线粒体功能障碍和认知缺陷中起到重要作用,但在前列腺增生疾病中尚无报道。另外,NR1D1能否转录调控SIRT3的表达,在前列腺增生疾病中也未见报道。本研究目的在于探索NR1D1、SIRT3、AMPK-PGC-1α信号通路在前列腺增生疾病发生和发展中的相互作用以及潜在机制,深入研究这三者在前列腺增生疾病中的作用机制将对揭示前列腺增生发病进展的深入了解和探索新的治疗靶点提供重要的理论依据。
研究方法:1、SIRT3在前列腺增生疾病进程中的作用研究:首先使用生物信息学方法应用GSE67068和GSE119195等GEO数据集以及大鼠前列腺组织转录组测序结果来预测和筛出BPH中差异表达的基因SIRT3,然后开展如下三部分实验:(1)人前列腺增生细胞系实验:使用Westernblot(WB)方法对人正常前列腺上皮细胞(RWPE-1)和人前列腺增生上皮细胞BPH-1细胞系中SIRT3蛋白水平进行检测。(2)大鼠前列腺上皮细胞实验:鉴于SIRT3只在前列腺上皮细胞内表达,我们进行大鼠原代前列腺上皮细胞(Prostate Epithelial Cells,PEC)培养,对PEC用丙酸睾酮(Testosterone Propionate,TP)处理(TP组),同时采用过表达或敲低质粒构建SIRT3的高表达细胞模型(TP+oe-SIRT3组,其对应的空载体模型为TP+oe-NC组)和沉默细胞模型(TP+sh-SIRT3组,其对应的空载体模型为TP+sh Scr组)细胞模型;应用RT-qPCR和WB检测SIRT3的基因和蛋白表达,然后观察各组PEC中线粒体形态、检测线粒体膜电位水平和线粒体相关酶,包括细胞色素C