基于内质网应激介导的PERK-eIF2α信号通路研究梓醇改善非酒精性脂肪肝的作用机制

Endoplasmic reticulum stress (ERS) is a key event in the development of nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD). ERS downstream signaling pathway PERK-eIF2α is involved in the progression of NAFLD according to the regulation of lipid metabolism and cell apoptosis. Our preliminary pilot experiments showed that catalpol could significantly improve the disease related indexes of NAFLD, alleviate ERS, and suppress the downstream PERK-eIF2α signaling pathway and the key genes involved in lipid metabolism. Therefore, we speculate that catalpol could alleviate NAFLD, possibly by reducing hepatocyte apoptosis and fat synthesis in liver through modulating ERS and the downstream PERK-eIF2α signaling pathway. To verify this hypothesis, we intend to assess the improvement of catalpol on the disease related indictors of NAFLD, and examine its regulatory effects on hepatocyte apoptosis and the expression of gens involved in lipid metabolism. More deeply, molecular biology methods will be used to confirm that whether the protective effects of catalpol against NAFLD are achieved by regulation of the PERK-eIF2α signaling pathway through ERS. This study will clarify the efficacy and molecular mechanism of catalpol alleviating NAFLD, and provide candidate drugs and novel research ideas for the treatment of NAFLD.

内质网应激(ERS)是非酒精性脂肪肝(NAFLD)的发生发展过程中的关键分子事件，ERS下游信号通路PERK-eIF2α可通过调控脂质代谢和细胞凋亡，参与NAFLD的形成过程。我们前期研究发现地黄主要活性成分梓醇可有效改善NAFLD相关指标、缓解ERS、并抑制ERS下游信号通路PERK-eIF2α和脂质代谢的关键基因蛋白。据此，我们推测梓醇可通过作用于ERS介导的PERK-eIF2α信号通路，调控肝细胞凋亡和脂质代谢，进而干预NAFLD的进程。为证实该假说，本研究拟借助细胞和NAFLD动物模型，着重考察梓醇干预前后NAFLD相关指标的改善效果，以及其对细胞凋亡和脂质代谢关键蛋白的表达调控，并借助分子生物学等手段明确梓醇是否通过ERS介导的PERK-eIF2α信号通路参与上述分子事件。上述研究有望阐明梓醇改善NAFLD的药效作用和分子机制，为NAFLD的药物干预提供候选药物及研发思路。

非酒精性脂肪肝病（Non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD）是指在非酒精、病毒和药物等情况下的肝脏脂肪代谢异常和沉积。内质网应激（Endoplasmic reticulum stress, ERS）与脂肪变性相关，且在脂质代谢的调节中发挥着至关重要的作用。随着中医药的飞速发展，治疗NAFLD的中药已经得到开发和利用。本研究通过高脂饮食诱导动物模型，检测梓醇干预对NAFLD相关指标的改善效果。此外，还通过建立NAFLD细胞模型检测脂质代谢关键基因及ERS相关通路中关键蛋白的表达，确定梓醇是否通过ERS介导的pERK-eIF2α信号通路参与改善NAFLD的作用。本研究通过高脂饮食喂养ICR小鼠8周建立NAFLD体内模型，给予低（50mg/kg）、中（150mg/kg）、高（300mg/kg）剂量梓醇干预，分析小鼠体重、肝湿重、肝指数及生化指标。游离脂肪酸（PA）诱导人肝细胞LO2建立NAFLD细胞模型。qRT-PCR反应检测脂肪酸合成相关基因水平。Western-Blot印迹法检测内质网应激（ERS）介导的PERK-eIF2α信号通路蛋白水平。体内实验结果证实，梓醇显著改善NAFLD诱导的小鼠体重、肝脏湿重、及肝指数的增加。此外，中、高剂量梓醇抑制模型小鼠总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）、低密度脂蛋白（LDL-C）、谷丙转氨酶（AST）和谷草转氨酶（ALT）水平，增加高密度脂蛋白胆固醇C（HDL-C）的水平。NAFLD细胞模型中，不同剂量梓醇处理可使得细胞TG、TC水平不同程度的降低，与体内研究结果一致。此外，NAFLD细胞模型中脂肪酸合成基因及PERK-eIF2α通路蛋白水平的升高均被梓醇显著削弱，且这种削弱作用被PERK-eIF2α信号通路激动剂所逆转。综上所述，我们通过一系列实验证实梓醇能显著降低NAFLD小鼠的体重、肝脏湿重、肝指数，且改善NAFLD中的血脂和肝功能异常，调节脂肪合成相关基因异常表达。同时梓醇可能通过作用于ERS介导的PERK-eIF2α信号通路发挥改善NAFLD的作用。总之，本研究首次揭示了中药梓醇可能通过调控ERS介导的PERK-eIF2α信号通路发挥改善NAFLD和降脂作用。