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Communications Biology volume 6、記事番号: 682 (2023) この記事を引用

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1 オルトメトリック

メトリクスの詳細

アルコール性肝疾患（ALD）およびその他の形態の慢性肝毒性損傷は、トランスフォーミング成長因子β1（TGFβ1）誘発性肝線維症および肝機能障害を引き起こす可能性があり、これらの症状に対する新規治療法を開発する必要性が強調されています。今回、重症アルコール性肝炎（SAH）患者の肝組織サンプルとALDの2匹のマウスモデルを分析した結果、ALDの表現型が転写因子ETSドメイン含有タンパク質（ELK-3）およびELK-3シグナル伝達の上方制御と関連していることが明らかになった。この活性は、α/βヒドロラーゼドメイン含有10（ABHD10）の下方制御および抗酸化タンパク質ペルオキシレドキシン5（PRDX5）の不活性化S-パルミトイル化の上方制御と連動しています。インビトロでは、ELK-3 が ABHD10 プロモーターに直接結合してそのトランス活性化を阻害できることをさらに実証します。 TGFβ1 および上皮成長因子 (EGF) シグナル伝達は、ELK-3 を介して ABHD10 のダウンレギュレーションと PRDX5 の S-パルミトイル化を誘導します。この ELK-3 媒介 ABHD10 の下方制御は、酸化ストレスを駆動し、PRDX5 の Cys100 残基の S-パルミトイル化の促進を介して成熟肝細胞の機能を破壊します。 in vivoでは、異所性のAbhd10過剰発現により、ALDモデルマウスの肝損傷が改善される。全体として、これらのデータは、ABHD10-PRDX5 軸の治療標的化が、ALD および他の形態の肝毒性を治療するための実行可能なアプローチとなる可能性があることを示唆しています。

肝毒性損傷は、アルコール性肝疾患（ALD）、感染症（B型肝炎およびC型肝炎など）、または非アルコール性脂肪性肝炎による肝細胞の損傷によって生じます。慢性肝毒性損傷は、肝線維症を引き起こす可能性があります。肝線維症は、線維性再生プロセスの異常な活性化から生じる重篤な進行性の状態です。肝線維症には、肝臓内の I 型コラーゲンおよびその他の細胞外マトリックス成分の広範な沈着が関与し、瘢痕組織の発達と肝機能の低下を引き起こします1。肝毒性損傷および肝線維症は、上皮様の細胞特性の喪失を特徴とする脱分化プロセスである肝細胞の上皮間葉転換 (EMT) に関連していると考えられています。線維形成性サイトカイントランスフォーミング成長因子 β1 (TGFβ1) は EMT 誘導を促進し、肝毒性損傷と線維症の重要な調節因子であると考えられています 4。 TGFβ1 は、I 型受容体と II 型受容体 (TGFβRI および TGFβRII) の両方に結合して、セリン/スレオニンキナーゼ活性と下流シグナル伝達を誘導します 3。肝細胞における EMT の誘導は、TGFβ1 処理した初代肝細胞 5 および CCl4 誘発肝硬変モデル由来の初代肝細胞 6 で検出されています。注目すべきことに、TGFβ1 による肝細胞の EMT 誘導は ETS ドメイン含有タンパク質 (ELK-3) の上方制御と関連しており、同様の上方制御はヒト患者の肝硬変組織サンプルや CCl4 誘発モデル系でも明らかです 7。 ELK-3 サイレンシングと RAS-ELK-3 経路抑制は EMT マーカー遺伝子発現をさらに阻害し、ELK-3 が TGFβ1 による肝毒性損傷と線維症の重要な制御因子であることが強調されています 7。

現在までに、TGFβ1 駆動の ELK-3 シグナル伝達が肝毒性損傷および線維症を調節する下流の機構は不明のままです。我々の予備分析により、肝細胞で高度に発現する酸化還元恒常性関連遺伝子であるα/βヒドロラーゼドメイン含有10（ABHD10）のプロモーター領域内に保存されたELK-3結合部位が明らかになった8、9、10。今回、我々は、重症アルコール性肝炎（SAH）および健康対照肝臓トランスクリプトームにおいてバイオインフォマティクス分析を実施し、アルコール誘発性肝毒性損傷および線維症に関連する遺伝子モジュールおよび遺伝子を同定した。われわれは、SAH患者およびALDの2匹のマウスモデルから採取した肝組織サンプルが、ABHD10の下方制御および抗酸化タンパク質ペルオキシレドキシン5（PRDX5）の不活化S-パルミトイル化の上方制御と連動して、ELK-3発現およびELK-3シグナル伝達活性の上方制御を示すことを発見した。インビトロでは、ELK-3 が ABHD10 プロモーターに直接結合してそのトランス活性化を阻害できることをさらに実証します。我々は、TGFβ1と上皮成長因子（EGF）シグナル伝達がELK-3を介して肝細胞ABHD10を下方制御することを示す。我々は、ABHD10がS-パルミトイル化PRDX5を下方制御することによって酸化ストレスを阻害し、成熟肝細胞の機能を促進するという証拠を提供する。 in vivo では、異所性 Abhd10 過剰発現が ALD モデルマウスの肝臓損傷を改善することを実証します。したがって、ABHD10-PRDX5 軸の治療標的化は、ALD および他の形態の肝毒性を治療するための実行可能なアプローチとなる可能性があります。

32) (n = 15) versus those of healthy controls (n = 7) (GEO acc. no.: GSE28619)11 in order to identify gene modules associated with hepatic fibrosis. This analysis revealed 15 gene modules that were significantly enriched for SAH (adj. p value <0.05; Fig. 1a and Supp. Table S4). M3, M4, and M7 were the largest of these 15 modules (Fig. 1b). We selected the largest module among these–M3—for further investigation. M3 member genes were subjected to Reactome gene-set enrichment analysis. M3 was significantly enriched for amino acid metabolism, steroid metabolism, glyoxylate metabolism, and glycine degradation (Supp. Fig. S1)./p> 0.5, FDR <0.05; blue) or negatively-correlating (r < −0.5, FDR <0.05; red) with ABHD10 (gold hub). The node size is proportional to the │r│ value, while the node’s distance from the gold hub is proportional to the FDR. e Heatmaps illustrating the top ten most positively-correlating M3 DEGs (top) and top ten most negatively-correlating M3 DEGs (bottom) with ABHD10. f Reactome pathway enrichment analyses for the ABHD10-correlating M3 DEGs./p>0.5) with ABHD10 (Fig. 1d, e). Reactome gene-set enrichment analysis on the ABHD10-correlating M3 DEG set (n = 376) revealed significant enrichment for peroxisomal protein import (Fig. 1f). Consistently, the ABHD10 enzyme negatively regulates the antioxidant activity of the peroxisomal protein peroxiredoxin 5 (PRDX5) through S-depalmitoylation8. As PRDX5 is a key suppressor of oxidative stress in liver tissue12, ABHD10 downregulation may play a role in suppressing PRDX5-based antioxidant activity and thereby promoting hepatic fibrosis./p>

99.5%, Sigma), and 190-proof (95%) EtOH were utilized to induce liver injury as described in a prior study17. Briefly, mice were randomized by random number generator into three experimental cohorts: vehicle, EtOH (3w), and CCl4 (9w) + EtOH. Vehicle cohort and EtOH (3w) cohort animals were injected intraperitoneally (i.p.) with olive oil (10 ml/kg), while CCl4 (9w)+EtOH cohort animals were i.p. injected with CCl4 (0.2 ml/kg in 10 ml/kg olive oil), twice weekly over a 6-week period. At the end of week 6, all animals were intragastrically intubated, individually housed in metabolic cages, and given a one-week recovery period with free food and water access. Then, for the final three weeks, all animals were allowed to freely consume water and non-nutritious cellulose pellets. Vehicle cohort and EtOH (3w) cohort animals were injected intraperitoneally (i.p.) with olive oil (10 ml/kg), while CCl4 (9w)+EtOH cohort were i.p. injected with CCl4 (0.1 ml/kg in 10 ml/kg olive oil), twice weekly over the 3-week period. During the same final 3-week period, the EtOH (3w) cohort and CCl4 (9w)+EtOH cohort animals were administered a high-fat diet (HFD) supplemented with EtOH, with alcohol being steadily administered (16 g/kg/d) via an intragastric cannula initially with this rate being gradually increased to 25 g/kg/d. Tolerance development was assessed by evaluating alcohol intoxication. At the study endpoint, pentobarbital (50 mg/kg, i.p.) was used to anesthetize mice and collect blood. After collection, liquid nitrogen was used to snap-freeze tissues./p>