SUMO特异性蛋白酶3通过介导HMGB1分泌在肝衰竭中的作用及机制研究

De-SUMOylation mediated by SENP3 is an important post-translational modification involved in inflammatory related diseases. The related mechanism need to be studied. Liver failure has very high mortality. The systematic inflammation mediated by HMGB1-DAPMs and LPS-PAMPs is the core of its development, but the pathogenesis remains unclear. We found that SENP3 is up-regulated in the livers of LPS/D-GalN liver failure mice. Moreover, SENP3 regulates NLRP3-mediated HMGB1 secretion induced by LPS in vitro, suggesting that SENP3 may be involved in the development of liver failure. Studies have shown that PKR, a SUMOylated protein, can activate NLRP3 inflammasome and affect HMGB1 secretion. Therefore, SENP3, participating in the progression of liver failure may affect the secretion of HMGB1 by regulating PKR activity. This project is intended to be carried out via animal-cell-clinical multi-level work to explore the effect of SENP3 on the development of liver failure, to elucidate the role of SENP3 in the regulation of PKR-NLRP3-HMGB1 pathway in liver failure and to analyze its clinical significance. The subject can not only supplement the regulation mechanism of liver failure, but also provide a new target for the treatment of liver failure diseases.

SENP3介导的去SUMO化是重要的蛋白质翻译后修饰形式，参与炎症反应相关疾病，相关机制亟待研究。肝衰竭病死率高，由HMGB1-DAPMs和LPS-PAMPs为代表介导的炎症反应是其发生发展的核心，但发病机制仍不明。我们发现，SENP3在LPS/D-GalN肝衰竭小鼠肝脏中表达升高，且在体外实验中SENP3可以调控LPS引起的NLRP3介导的HMGB1分泌，提示SENP3可能参与肝衰竭病程。研究显示，PKR可以激活NLRP3、影响HMGB1分泌，且其活性受SUMO化调控。因此，SENP3可能通过调控PKR活性影响HMGB1分泌从而参与肝衰竭进展。本项目拟通过动物-细胞-临床多层次开展工作，以探讨SENP3对肝衰竭病程的影响，阐明SENP3对PKR-NLRP3-HMGB1通路的调控在肝衰竭过程中的作用并分析其临床意义。本课题不仅有利于补充肝衰竭的调节机制，也将为肝衰竭疾病的治疗提供新的靶点。

目的：SENP3介导的去SUMO化是重要的蛋白质翻译后修饰形式，参与炎症反应相关疾病，相关机制亟待研究。肝衰竭病死率高，由HMGB1-DAPMs和LPS-PAMPs为代表介导的炎症反应是其发生发展的核心，但发病机制仍不明。本研究的目的是明确SENP3在肝衰竭疾病进展过程中的作用并分别探索单核细胞和肝细胞中SENP3参与肝衰竭的机制。..方法：首先在肝衰竭队列人群中，对外周血包括促炎因子、趋化因子等多种细胞因子进行检测，在临床上明确HMGB1-DAPMs和LPS-PAMPs为代表介导的炎症反应是肝衰竭发生发展的核心。在动物水平，使用LPS联合D-GalN构建肝衰竭小鼠模型，在肝衰竭小鼠模型肝脏中检测肝脏内SENP3的表达变化，然后分别在单核细胞特异性敲除SENP3和肝细胞特异性敲除SENP3的小鼠中探索SENP3对肝衰竭的影响。在针对单核细胞中SENP3对肝衰竭作用机制的研究部分，首先通过肝功能、肝脏病理染色探究SENP3对肝功能和疾病进展的影响，在疾病机制的探索中使用RNA-seq高通量测序并结合生物信息学分析Kuppfer细胞，寻找SENP3调控肝衰竭疾病进展可能得通路，得到显著差异的通路后，在动物模型中进一步验证测序结果的真实性，最后回归临床探究SENP3的临床意义。在针对肝细胞中SENP3对肝衰竭作用机制的研究部分，主要探索了生存曲线以及肝细胞层面SENP3对HMGB1分泌的影响，更深入的机制研究还在进行中。..结果：肝衰竭患者呈现强烈的系统性炎症反应状态，无论是细菌感染（PAMPs炎症通路）或是乙肝病毒急性发作（DAMPs炎症通路）均可诱发显著的炎症反应，是肝衰竭发生的主要原因，表现为外周血促炎因子、趋化因子、巨噬细胞激活标志物显著升高。肝衰竭小鼠肝脏内肝细胞和炎细胞内SENP3的表达均显著高于正常小鼠。单核细胞敲除SENP3可以延长肝衰竭小鼠生存期，改善肝功能。通过RNAseq结合生物信息学分析寻找到单核细胞内SENP3参与肝衰竭进展主要与细胞因子特别是趋化因子功能相关。单核细胞敲除SENP3可以降低肝衰竭小鼠外周血以及肝脏内炎症细胞因子和趋化因子水平。肝衰竭外周血单核细胞内SENP3的表达水平不一致，具体原因并不清楚，后续需要扩大样本量探索其与疾病严重程度及预后的关系。另一方面，肝细胞敲除SENP3可以加速小鼠肝衰竭进程，具体机制并不清楚，需要进一步研究