转录因子Nrf1和Nrf2交互对话及其调控NASH和HCC发生的分子病理机制研究
发布时间：2020-11-12 18:12
肝细胞癌(HCC)是人类预后较差的几种恶性肿瘤之一,其发病的具体分子机制和治疗手段都有待深入研究和开发。在导致HCC的诸多因素中,非酒精性脂肪性肝炎(NASH)患者正逐年成为HCC最主要的发病群体。对NASH发生的分子机制以及从NASH到HCC病理转变过程的研究,将是HCC化学预防和治疗研究领域重要的研究方向。抗氧化转录因子Nrf1是CNC-bZIP转录因子家族成员之一,具有调控蛋白酶体活性、氧化还原稳态、物质和能量代谢等重要分子功能。Nrf1基因敲出的小鼠死于胚胎中胚层形成受阻,表明Nrf1是胚胎发育的必须基因之一,预示Nrf1蛋白生理功能的重要性;而Nrf1在小鼠肝脏组织中特异性表达缺失则会在无外界刺激的情况下引发NASH,并且随着病程进展全部小鼠肝脏组织都会恶化产生HCC,表明Nrf1在脂质代谢调控、非可控性炎症进程和细胞癌性转化过程中处于至关重要的位置。然而,由于对Nrf1的分子功能和病理功能研究较少,Nrf1缺失所致NASH和肝细胞恶性转化的分子病理机制尚不清晰。本文在组织形态、细胞表型和分子功能等三个层次探索了人类遗传背景下Nrf1敲出引起NASH和HCC产生的可能分子机制,从非可控性炎症的发生和细胞癌性恶变这两个方面着手,以基因编辑的单克隆细胞系为研究模型展开了一系列实验性研究,得出以下结果:(1)在人类肝源细胞中敲出Nrf1基因可以在细胞水平上产生脂质积累和炎症相关因子高表达等类似NASH表型,表明Nrf1可能与人类NASH和HCC相关,因此具有重要的研究价值。(2)Nrf1敲出所致炎症标志基因COX2的非可控性激活、肿瘤抑制基因PTEN的表达缺失、裸鼠皮下荷瘤的恶性增殖等都是由于Nrf2的过度激活所致。Nrf1/2-COX1/2轴介导氧化应激稳态与炎症反应系统的交叉对话,Nrf1/2-miR22-PTEN轴介导氧化应激稳态与PI3K-AKT信号通路的交叉对话。(3)在细胞内Nrf1与Nrf2相互调控而构成紧密相关的二元体系共同调控下游基因表达,致使Nrf1过表达或敲出往往产生相同效应,而Nrf2对肿瘤作用的“双面性”则取决于遗传背景中Nrf1的活性强弱。(4)Nrf1缺失后Keap1表达的缺失是Nrf2过渡激活的主要原因。在对Keap1的研究过程中,我们首次发现了Keap1的一个新型剪接变体并命名为Keap1~(ΔC)。综上所述,本论文中的实验结果表明Nrf1可能是潜在的肿瘤抑制基因,具有作为NASH和HCC的化学预防和临床治疗靶点开发的价值。Nrf1和Nrf2构成的二元整体可能处于肿瘤发生发展过程中各信号通路交叉对话的核心地位,对Nrf1/2选择性调控将成为癌症预防和治疗的新方向。
【学位单位】：重庆大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R735.7
【部分图文】：
重庆大学博士学位论文NASH，早年的肥胖增加了成年期肝硬化和肝癌的风险[21]。NAFLD/NASH 的增长趋势与肥胖、II 型糖尿病等代谢病在人群中的增长趋势一致，并且 NAFLD/NASH是未来导致肝硬化和肝癌进展的主要原因[22]。脂肪肝是由于肝细胞内脂肪堆积过多引起的病变，可分为酒精性脂肪肝和NAFLD。NAFLD 是一种与酒精滥用无关的肝内脂肪变性的肝脏疾病，包括单纯性脂肪肝、NASH、肝脏纤维化、肝硬化及肝脏终末期病变[23, 24]。NASH 的病理表现为肝细胞气球样变、肝细胞坏死、肝实质和门脉炎症、肝纤维化甚至肝硬化[25, 26]。
图 1.2 NAFLD 是多系统疾病[31]。Figure 1.2 NAFLD is a multi-system disease当前，对于 NASH 发病机制的研究成果，可归纳为以下四个主要方面：①肝脏脂质积累与胰岛素抵抗：肝脏内脂质主要以甘油三酯的形式存在，积途径包括游离脂肪酸输送入肝过多、肝细胞从头合成的甘油三酯增加、脂肪酸利用减少、低密度脂蛋白合成或分泌障碍等, 从而导致肝细胞脂质积累形成脂。肝脏内过量脂质的积累是 NASH 病程的最初表现特征，也是引发胰岛素抵原因[34]。NASH 的进一步发展也与脂肪组织胰岛素抵抗密切相关，并且 74尿病患者伴有脂肪肝[35-37]。胰岛素抵抗的发生意味着胰岛素将血清葡萄糖浓低到适当水平的能力受到了阻碍，可能是机体缓解肝脏脂质积累的反馈调控。②炎症的发生：肝细胞中积累的脂质会对细胞产生直接毒性并诱导肝细胞[38]；线粒体功能障碍、内质网应激、脂质氧化变化和肝脏内毒素水平升高导致细胞活化和浸润，肝细胞应激和死亡的促炎微环境增加[39-41]。在 NASH 炎症
1 前 言主要分为 N 端结构域（N-termianldomain，NTD，aa1~124）、转录激活域 1（Acidicdomain 1，AD1，aa 125~298）、N-糖化修饰结构域（Asn/Ser/Thr-rich，NST，aa299~400）、转录激活域 2（Acidic domain 2，AD2，aa 403~440）、多丝氨酸结构域（Serine-repeat，SR，aa441~518）、Neh6L（Nrf2-ECHhomology6like，aa519~610）、DNA 结合结构域（DNA binding domain，DBD，aa 611~716）、C 端结构域（C-terminaldomain，CTD，aa 717~772）等 8 个主要的功能结构域[107]。Nrf1 与 Nrf2 氨基酸序列高度相似，在 Nrf1 结构域中与 Nrf2 结构域相似的结构域相应命名为Neh2L1~Neh2L6；相对于 Nrf2 结构，Nrf1 蛋白多出了 NTD、NST、AD2 和 SR 等四个结构域，预示 Nrf1 的功能较 Nrf2 功能更加复杂。
本文编号：2881067
【学位单位】：重庆大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R735.7
【部分图文】：
重庆大学博士学位论文NASH，早年的肥胖增加了成年期肝硬化和肝癌的风险[21]。NAFLD/NASH 的增长趋势与肥胖、II 型糖尿病等代谢病在人群中的增长趋势一致，并且 NAFLD/NASH是未来导致肝硬化和肝癌进展的主要原因[22]。脂肪肝是由于肝细胞内脂肪堆积过多引起的病变，可分为酒精性脂肪肝和NAFLD。NAFLD 是一种与酒精滥用无关的肝内脂肪变性的肝脏疾病，包括单纯性脂肪肝、NASH、肝脏纤维化、肝硬化及肝脏终末期病变[23, 24]。NASH 的病理表现为肝细胞气球样变、肝细胞坏死、肝实质和门脉炎症、肝纤维化甚至肝硬化[25, 26]。
图 1.2 NAFLD 是多系统疾病[31]。Figure 1.2 NAFLD is a multi-system disease当前，对于 NASH 发病机制的研究成果，可归纳为以下四个主要方面：①肝脏脂质积累与胰岛素抵抗：肝脏内脂质主要以甘油三酯的形式存在，积途径包括游离脂肪酸输送入肝过多、肝细胞从头合成的甘油三酯增加、脂肪酸利用减少、低密度脂蛋白合成或分泌障碍等, 从而导致肝细胞脂质积累形成脂。肝脏内过量脂质的积累是 NASH 病程的最初表现特征，也是引发胰岛素抵原因[34]。NASH 的进一步发展也与脂肪组织胰岛素抵抗密切相关，并且 74尿病患者伴有脂肪肝[35-37]。胰岛素抵抗的发生意味着胰岛素将血清葡萄糖浓低到适当水平的能力受到了阻碍，可能是机体缓解肝脏脂质积累的反馈调控。②炎症的发生：肝细胞中积累的脂质会对细胞产生直接毒性并诱导肝细胞[38]；线粒体功能障碍、内质网应激、脂质氧化变化和肝脏内毒素水平升高导致细胞活化和浸润，肝细胞应激和死亡的促炎微环境增加[39-41]。在 NASH 炎症
1 前 言主要分为 N 端结构域（N-termianldomain，NTD，aa1~124）、转录激活域 1（Acidicdomain 1，AD1，aa 125~298）、N-糖化修饰结构域（Asn/Ser/Thr-rich，NST，aa299~400）、转录激活域 2（Acidic domain 2，AD2，aa 403~440）、多丝氨酸结构域（Serine-repeat，SR，aa441~518）、Neh6L（Nrf2-ECHhomology6like，aa519~610）、DNA 结合结构域（DNA binding domain，DBD，aa 611~716）、C 端结构域（C-terminaldomain，CTD，aa 717~772）等 8 个主要的功能结构域[107]。Nrf1 与 Nrf2 氨基酸序列高度相似，在 Nrf1 结构域中与 Nrf2 结构域相似的结构域相应命名为Neh2L1~Neh2L6；相对于 Nrf2 结构，Nrf1 蛋白多出了 NTD、NST、AD2 和 SR 等四个结构域，预示 Nrf1 的功能较 Nrf2 功能更加复杂。
本文编号：2881067
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