Nrf2-ARE信号通路与金属硫蛋白(MT)在抗INH肝脏毒性保护效应中的相互关系

Isoniazid (INH) is one of the first-line antitubercular drugs, however, the hepatotoxicity during antituberculosis limited its clinical use and led to treatment interruptions and nonadherence. Our previous studies indicated that CYP2E1-mediated oxidative injury was the crucial pathway in INH-induced hepatotoxicity, and metallothionein (MT) provided protections against INH-hepatotoxicity through the mechanisms of antioxidation and CYP2E1 inhibition. Nrf2-ARE signalling pathway is a novel antioxidative defensive pathway, and plays a critical role in protection against CYP2E1-dependent hepatic oxidative injury, indicating Nrf2-ARE pathway may exhibit a protective effect on INH-induced hepatotoxicity. Therefore, illumination of the relationship between MT and Nrf2-ARE pathway in protections against INH-hepatotoxcity is our focus. Based on the hepatotoxic mechanisms of INH, we firstly attempt to confirm the hepatoprotection of Nrf2-ARE pathway; and on the conditions of different MT levels, the potential relationship between MT and Nrf2-ARE pathway is elucidated by comparing the expression differences of Nrf2-ARE pathway-related molecules following INH exposure. The findings will provide the experimental evidence for the elucidation of the hepatoprotective mechanisms of MT against INH-induced hepatotoxicity.

异烟肼（INH）是目前结核病预防和治疗中不可替代的一线药物，但其肝脏毒性严重影响了结核病的系统治疗。课题组前期研究表明，CYP2E1介导的氧化损伤是INH引起肝毒性的关键途径，而金属硫蛋白(MT)可通过调节CYP2E1表达和抗氧化发挥肝保护作用。Nrf2-ARE信号通路是近年来发现的一种抗氧化防御通路，在抵抗CYP2E1依赖的氧化性肝损伤中发挥重要作用，提示Nrf2-ARE通路对INH的肝脏毒性具有保护效应。因此，揭示MT和Nrf2-ARE通路在对抗INH肝脏毒性中的相互关系是课题的关注点。本课题将基于INH引起肝损伤的机制，在证实Nrf2-ARE通路对INH肝脏毒性具有保护作用的基础上，通过分析肝脏不同MT表达水平下INH作用后Nrf2-ARE通路中相关分子表达的差异，揭示MT与Nrf2-ARE通路在对抗INH肝脏毒性中的关系，为进一步阐明MT对INH肝脏毒性的保护机制提供实验依据。

课题组前期研究发现MT对INH诱导的小鼠肝损伤具有保护作用。Nrf2-ARE通路是近年来发现的一种抗氧化防御通路，对由氧化应激介导的肝损伤具有保护作用。本课题将首先证实Nrf2-ARE通路激活对INH肝损伤是否具有保护作用；在此基础上，揭示MT与Nrf2-ARE通路在对抗INH肝损伤中可能的相互关系。因自噬与线粒体功能异常在药物性肝损伤中的潜在作用，还研究INH对肝细胞自噬与线粒体功能的影响，深入阐明INH诱导肝损伤的机制，为临床防治INH等抗结核药物肝损伤提供理论与实验依据。.研究结果发现，INH诱导小鼠肝损伤发生过程中，同时激活了肝脏Nrf2-ARE通路，提示激活Nrf2-ARE通路可能会减轻INH肝损伤。应用Nrf2激动剂莱菔硫烷（SFN）预处理，发现SFN激活肝脏Nrf2-ARE通路后能够显著抑制INH引起的小鼠肝组织脂肪变性与CYP2E1依赖的氧化损伤，证实了激活Nrf2-ARE通路对INH诱导的氧化性肝损伤具有明确的保护效应。进一步研究发现，在MT正常表达的小鼠中，INH给药后肝组织Nrf2及其靶基因表达显著上调，而在MT缺失小鼠中则呈现相反的变化，提示MT的存在可能是激活Nrf2-ARE通路发挥抗INH肝损伤保护作用所必需的。.研究显示，自噬可以减弱多种药物和化学物诱导的肝损伤。本研究通过考察INH对肝细胞自噬的影响以及与肝细胞毒性之间的关系，探索INH诱导肝细胞毒性的机制。研究发现，INH能够诱导HepG2细胞凋亡，并诱导p38活化，而抑制p38可加重INH诱导的细胞凋亡。INH可通过抑制mTOR信号通路诱导HepG2细胞自噬，并且抑制自噬能够加重INH诱导的细胞凋亡，表明诱导自噬能够一定程度上抑制INH的肝细胞毒性。.通过观察INH对线粒体新生的影响，从线粒体损伤角度探讨INH诱导肝细胞损伤的可能机制。结果显示，INH能够减少HepG2细胞线粒体数量，抑制线粒体新生关键调控因子PGC1α与NRF1的表达，表明INH可能通过抑制PGC1α通路诱导线粒体新生障碍。抑制p38能够加重INH诱导的PGC1α与SIRT1表达降低以及线粒体新生抑制，提示p38通过调控SIRT1-PGC1α通路介导INH诱导的线粒体新生障碍。