Acizii grași liberi (FFA) și metaboliții lor sunt mediatori importanți ai lipotoxicității, ducând la progresia bolii hepatice grase nealcoolice (NAFLD).

hepatice

Ficatul este un organ important în reglarea metabolismului hidrogenului sulfurat (H2S), iar homeostazia H2S joacă un rol important în lipotoxicitatea hepatică.

Dovezile raportate sugerează că sistemul cistationina β-sintază (CBS) și cistationina γ-liaza (CSE), care contribuie la biosinteza endogenă a H2S, pot fi reglate de acizi grași. Rolul sistemului CBS/CSE în patogeneza NAFLD a fost investigat activ, iar sistemul este propus să servească drept potențială țintă terapeutică pentru NAFLD.

3-Mercaptopiruvat sulfurtransferază (MPST) este, de asemenea, o enzimă importantă care contribuie la generarea de H2S prin utilizarea 3-mercaptopiruvatului ca substrat într-un mod independent de piridoxal-5'-fosfat (PLP), care este diferit de CBS/CSE sistem prin utilizarea cisteinei ca substrat dependent de PLP.

Care sunt noile descoperiri?

FFA au indus o reglare crescută a expresiei proteinelor MPST hepatice la șoarecii alimentați cu conținut ridicat de grăsimi (HFD) și la pacienții cu NAFLD.

Sinteza hepatică H2S este afectată la modelele NAFLD in vivo și in vitro. Eliminarea parțială a MPST a ridicat semnificativ nivelurile de H2S prin interacțiunea directă și reglarea negativă a CSE.

Eliminarea parțială a MPST prin administrarea de adenovirus a ARN cu ac de păr MPST scurt sau ștergerea heterozigotă a genei Mpst a ameliorat semnificativ steatoza hepatică la șoarecii alimentați cu HFD. Reducerea parțială a MPST mediată de ARN, care interferează, a redus acumularea de grăsime, în timp ce supraexprimarea MPST a exacerbat acumularea de lipide în celulele L02 tratate cu FFA.

MPST reglează în sus calea proteinei de legare a elementelor de reglare a sterolului 1c, fosforilarea kinazei C-iunie N-terminale și stresul oxidativ hepatic, care este mediat de inhibarea CSE/H2S.

Cum ar putea avea impact asupra practicii clinice în viitorul previzibil?

MPST poate fi o țintă terapeutică potențială pentru NAFLD.

Inhibarea MPST poate fi o strategie terapeutică nouă pentru tratamentul NAFLD.

Introducere

Boala ficatului gras nealcoolic (NAFLD) este cea mai frecventă afecțiune hepatică în țările occidentale, cu o prevalență de 20% -30% în populația generală.1 2 Boala cuprinde un spectru larg de clinicopatologie, variind de la steatoză simplă la -steatohepatita alcoolica (NASH); acesta din urmă poate progresa în continuare către ciroză hepatică și carcinom hepatocelular.3 4 Numărul pacienților cu NAFLD este în creștere la rate alarmante la nivel mondial. Cu toate acestea, patogeneza sa rămâne slab înțeleasă, dar prezintă un mare interes, deoarece opțiunile terapeutice actuale sunt limitate.

Datele emergente indică faptul că fluxul de acizi grași prin ficat este crescut la pacienții cu NASH.5 Acizii grași liberi (FFA) și metaboliții lor sunt mediatori importanți ai lipotoxicității prin inducerea supraacumulării lipidelor, care provoacă leziuni hepatocelulare lipotoxice și progresia NAFLD.6 Cu toate acestea, mecanismele exacte prin care FFA provoacă lipotoxicitate rămân neclare.

Sulfura de hidrogen (H2S), cunoscută de secole ca gaz toxic cu miros de ouă putrede, 7 a fost stabilită ca a treia moleculă de semnalizare gazoasă după oxidul azotic și monoxidul de carbon, participând la o gamă largă de procese fiziologice, inclusiv inflamație, apoptoză, vasorelaxare și neuromodulare.8-10 Rolul H2S în NAFLD a primit o mare atenție în ultimele două decenii. Ficatul este un organ important în reglarea metabolismului H2S.11 În schimb, H2S joacă roluri critice în fiziopatologia afecțiunilor hepatice.12 H2S protejat împotriva leziunilor hepatice induse de reperfuzia ischemiei și tetraclorura de carbon la rozătoare.13-15 Studii recente au arătat că formarea endogenă a H2S a fost afectată la șoarecii și șobolanii alimentați cu dietă bogată în grăsimi (HFD) cu NASH.16 17 Tratamentul cu hidrosulfură de sodiu (NaHS), un donator de H2S, a prevenit NASH la rozătoare prin reducerea stresului oxidativ și suprimarea inflamației.17– 19 Aceste descoperiri sugerează că homeostazia H2S joacă un rol important în lipotoxicitatea hepatică. Cu toate acestea, modul în care biosinteza H2S este reglementată în NAFLD rămâne neclar.

În țesuturile mamiferelor, H2S poate fi produs din cisteină de către enzimele dependente de piridoxal-5'-fosfat (PLP), inclusiv cistationina β-sintaza (CBS) și cistationina γ-liaza (CSE); prima se exprimă în principal în creier și cea din urmă se exprimă în vasculatură și ficat.20 3-Mercaptopiruvat sulfurtransferază (MPST) este o altă enzimă PLP independent care folosește 3-mercaptopiruvat ca substrat pentru a genera H2S.21 Sistemul CBS/CSE, care poate fi reglat de mai mulți acizi grași, a fost activ investigat în patogeneza NAFLD și propus să servească drept potențială țintă terapeutică pentru NAFLD.22 Cu toate acestea, rolul MPST în NAFLD nu a fost investigat. Până în prezent, rămâne necunoscut dacă MPST este implicat în reglarea metabolismului lipidelor hepatice și în patogeneza NAFLD.

În acest studiu, am investigat mecanismele care stau la baza prin care acizii grași contribuie la patogeneza NAFLD, implicând rolul MPST în dezvoltarea NAFLD. Rezultatele noastre au furnizat dovezi noi că FFA stimulează expresia MPST hepatic în NAFLD, iar acest MPST reglementat în sus promovează NAFLD prin inhibarea căii CSE/H2S.

Materiale și metode

Probele umane

Biopsiile hepatice de la donatori de transplant hepatic care erau adulți sănătoși (n = 19) și de la pacienții cu NAFLD (n = 37) cărora li s-au efectuat biopsii hepatice pentru NAFLD suspectat sau NASH sau în timpul intervențiilor chirurgicale hepatice au fost selectate aleator Spital afiliat, Colegiul de Medicină, Universitatea Zhejiang; Spitalul afiliat al Universității Normale din Hangzhou; Spitalul Renji, Facultatea de Medicină, Universitatea Shanghai Jiao Tong; Spitalul de oameni al șaselea din Hangzhou; și spitalul Lihuili din centrul de tratament medical Ningbo. Criteriile de includere și caracteristicile clinice ale pacienților au fost furnizate în datele suplimentare online. Toate probele de țesut hepatic de la pacienții utilizați în acest studiu au fost aprobate de Comitetul de etică al primului spital afiliat, Colegiul de Medicină, Universitatea din Zhejiang și toți pacienții și-au dat consimțământul scris în scris.

Dosar suplimentar 1

Experimente pe animale

O injecție intravenoasă hidrodinamică de plasmide adenovirus care conținea secvență de codificare a proteinei fluorescente verzi (AD-GFP) și ARN cu ac de păr scurt MPST (AD-shMPST) a fost administrată șoarecilor masculi C57BL/6 pentru a inhiba expresia MPST hepatică. Șoarecii heterozigoți deficienți de MPST (MPST +/-) pe un fundal C57BL/6 au fost generați prin mutație framehift de către sistemul de nuclează TAL-efector de la Beijing ViewSolid Biotechnology (Beijing, China). Explicații detaliate ale strategiei de generare și ale tuturor tratamentelor la animale sunt furnizate în datele suplimentare online și în figura suplimentară online 1. Toate experimentele pe animale au fost efectuate în conformitate cu liniile directoare aprobate de Comitetul de îngrijire și utilizare a animalelor din primul spital afiliat, Colegiul de Medicină, Universitatea Zhejiang.

Alte materiale și metode sunt descrise în detalii în datele suplimentare online.

Rezultate

FFA-urile reglează expresia MPST hepatică la șoarecii hrăniți cu HFD și la pacienții cu NAFLD