IGF-1逆转PiZ蛋白所致的肝纤维化的机制研究

Liver fibrosis is a major threat to human health. Alpha 1-anti trypsin Z protein (PiZ) deposits in the endoplasmic reticulum of the liver cell and leads to liver fibrosis. Studies suggested that autophagy played a key role in the degradation of PiZ protein in the liver cells, and the enhanced activity of autophagy reduced the deposition of PiZ protein in the liver and alleviated the degree of hepatic fibrosis. Recent study showed that insulin like growth factor-1 (IGF-1) could enhance the activity of autophagy and reduce the damage of liver cells. This project intends to inject recombinant human IGF-1 into PiZ transgenic mice and PiZ transgenic/IGF-1 gene knockout mice; moreover, the IGF-1 gene is transfected into liver cells. We aim to explore the effect of IGF-1 for reversing liver fibrosis induced by PiZ protein from the vivo animal, tissue, cell and molecular level; furthermore to investigate the signal pathways and molecular mechanisms of IGF-1 alleviating hepatic fibrosis through regulating autophagy, so as to provide a new target for control and reverse liver fibrosis.

肝纤维化是威胁人类健康的重大疾病。α1-抗胰蛋白酶Z型（PiZ）蛋白沉积于肝细胞内质网内导致肝纤维化。研究指出，肝细胞内PiZ蛋白的降解过程中自噬起着关键作用，细胞自噬活性增强使肝内PiZ蛋白沉积降低并使肝纤维化程度减轻。新近的研究表明，胰岛素样生长因子-1（IGF-1）能增强细胞自噬活性从而减轻肝细胞损伤。本项目拟对PiZ转基因小鼠和PiZ转基因/IGF-1基因敲除小鼠体内注入重组小鼠IGF-1；此外，将IGF-1基因转染至肝脏细胞内。从整体动物、组织、细胞及分子水平，研究IGF-1逆转PiZ蛋白所致小鼠肝纤维化的作用，进一步阐明IGF-1通过调控细胞自噬减轻肝纤维化的具体信号通路及分子机制，从而为控制及逆转肝纤维化提供新的靶点。

肝纤维化是威胁人类健康的重大疾病。未经控制的肝纤维化将进展成为肝硬化，最终导致肝功能衰竭。α1-抗胰蛋白酶（α1-antitrypsin）缺乏是引起肝纤维化的常见的遗传性疾病。肝细胞α1-抗胰蛋白酶Z 型突变从而表达Z 型蛋白（即PiZ 蛋白）。由于PiZ 蛋白侧糖链缺乏半乳糖和唾液酸，使其由粗糙内质网向光滑内质网的迁移受影响, 从而PiZ 蛋白形成聚合体在肝细胞内质网上沉积，而导致肝细胞损伤引发肝脏纤维化。研究显示胰岛素样生长因子-1（insulin-like growth factor-1，IGF-1）能增强肝脏细胞的自噬水平从而减轻衰老所致的肝脏细胞损伤。IGF-1是一种多功能细胞调控因子,在调节细胞生存、增殖、分化和代谢方面起着重要作用，在肝纤维化的致病过程中扮演重要角色。有研究表明，在四氯化碳所致的大鼠肝纤维化模型中，血浆IGF-1 水平明显降低；此外，予以IGF-1 替代治疗后血浆IGF-1 水平得以恢复，同时血浆ALT 和AST 水平下降，肝纤维化程度减轻。另外有研究指出，对于胆汁淤积性和非酒精性脂肪性肝纤维化，阻断IGF-1上游通路降低IGF-1 的表达能加重肝纤维化程度。同时，研究显示，将IGF-1基因转染至存在纤维化大鼠肝脏中能诱导纤溶并减少肝纤维化的形成从而使肝纤维化逆转。在不同机制所致的肝纤维化的过程中，IGF-1在促进肝细胞代谢、保护肝细胞和逆转肝纤维化的过程中起到了重要的作用。.本项目通过体外培养人肝星形细胞，分别转染IGF-1的质粒或IGF-1的siRNA使IGF-1过表达或低表达，检测发现IGF-1能够调控人肝星形细胞内PI3K、Akt、mTOR、MPAK、ERK等蛋白的表达；同时，我们发现IGF-1能够调控人肝星形细胞的细胞周期， IGF-1促进人肝星形细胞阻滞于G2/M期；另外，IGF-1促进人肝星形细胞的凋亡。最后，我们通过对PiZ转基因小鼠和PiZ转基因/IGF-1基因敲除小鼠体内注入重组小鼠IGF-1，发现IGF-1能够逆转PiZ蛋白所致小鼠肝纤维化的作用。本项目阐明了IGF-1通过减轻肝纤维化的具体信号通路及分子机制，从而为控制及逆转肝纤维化提供新的靶点。