PGC-1α调节Hepcidin表达及铁动态平衡的分子机制研究

论文摘要

在成年人体内,铁离子的水平处在一个非常精细的动态平衡调节之中。如果这个平衡被打破,会导致铁离子的缺失或者过载,从而引发一系列的疾病。在铁离子的动态平衡调节机制中,Hepcidin起着至关重要的作用。Hepcidin能结合到细胞表面的铁离子的关键输出通道Ferroportinl （FPN1）上,导致FPN1的泛素化并在溶酶体内降解,从而破坏铁离子的动态平衡。Hepcidin的表达是高度活泼可控的,受到细胞内外多种刺激因素如缺氧、内质网压力和炎症的调节。特别需要指出的是,在慢性炎症病人体内Hepcidin的表达比健康人群高,从而发生炎性贫血（anemia of inflammation,AI）。目前仅知道炎性因子IL-6能通过STAT-3 （signal transduction and activator of transcription-3）信号通路上调Hepcidin的表达,但对炎症刺激与铁动态平衡之间的媒介分子仍不是很清楚。转录共激活因子PGC-1α（peroxisome proliferator activated receptorγcoactivator1α）是重要的能量代谢调节因子,它能够选择性地和核转录因子（包括HNF4α（hepatic nuclear factor 4α））发生相互作用,激活下游纷繁众多的代谢通路。现已有研究表明,Hepcidin启动子含有HNF4α的保守结合位点,并且在HNF4α肝脏特异性敲除的小鼠中,Hepcidin的mRNA表达水平显著升高。综合以上前人的研究结果,我们不难发现,炎性信号、PGC-1α、HNF4α以及Hepcidin之间似乎存在着千丝万缕的联系,但是,这其中具体的信号转导机制到底如何呈现?为了回答这个问题,本论文分别在细胞和整体动物水平上进行研究。在体外细胞实验中,我们采用PGC-1α过表达腺病毒感染HepG2和HuH7人肝癌细胞株,发现无论是在转录还是翻译水平,PGC-1α都能以浓度依赖性的方式下调Hepcidin的本底表达水平,并拮抗LPS和IL-6对Hepcidin的诱导作用。荧光素酶报告基因分析实验显示,PGC-1α和HNF4α能协同抑制Hepcidin启动子片段（-775～+100）的转录活性。染色体免疫共沉淀实验表明,PGC-1α锚定在Hepcidin启动子的DR-2区域,并降低该区域的组蛋白3的乙酰化水平,从而对抗LPS或IL-6对Hepcidin启动子的活化效应。在体内动物实验中,我们通过腹腔注射LPS建立了小鼠急性炎症模型,并配合尾静脉注射PGC-1α过表达腺病毒的干预手段,使其肝脏特异性高表达PGC-1α。基因和血清学检测结果显示,LPS显著抑制PGC-1α和HNF4α的mRNA表达,但刺激hepcidin的表达,小鼠出现明显的血清铁缺乏症状；而在PGC-1α肝脏特异性过表达的小鼠中,LPS对hepcidin表达的诱导效应被削弱,缺铁状况明显缓解。综上所述,PGC-1α是调控Hepcidin表达和铁动态平衡的关键性分子,它能和HNF4α协同抑制Hepcidin的表达。而在发生炎症时,PGC-1α和HNF4α的作用减弱,此时对Hepcidin的抑制解除,Hepcidin的表达和活性升高：最终导致炎性贫血。我们的结论丰富了现有对炎性贫血发生机制的理解,并为未来治疗铁异常疾病的药物开发提供了新的靶标分子。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 第二章 PGC-1α在细胞水平上对Hepcidin调节作用的研究
• 2.1 实验材料及方法
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 实验方法
• 2.2 实验结果
• 2.2.1 PGC-1α在体外抑制Hepcidin的表达
• 2.2.2 PGC-1α抑制Hepcidin的启动子活性
• 2.3 本章小结
• 第三章 PGC-1α在动物水平上对Hepcidin调节作用的研究
• 3.1 实验材料及方法
• 3.1.1 实验动物
• 3.1.2 主要试剂
• 3.1.3 实验方法
• 3.2 实验结果
• 3.2.1 PGC-1α在体内抑制LPS诱导的Hepcidin的表达
• 3.2.2 血清学检测结果
• 3.3 本章小结
• 第四章 讨论与结论
• 4.1 讨论
• 4.2 结论
• 参考文献
• 文献综述
• 参考文献
• 附录
• 在读期间发表的学术论文及研究成果
• 致谢