p53轉(zhuǎn)錄激活的miR-192在小鼠急性肝損傷發(fā)病過(guò)程中的表達(dá)變化*

楊 雅， 王 鳴， 艾 國(guó)

(華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院 1感染科， 2兒科， 湖北 武漢 430030)

急性肝損傷(acute liver injury，ALI)是臨床上常見(jiàn)的一種疾病，病情發(fā)展迅速、兇險(xiǎn)，臨床典型特征表現(xiàn)為肝功能衰竭，肝組織中大量肝細(xì)胞壞死和凋亡[1]，若未得到及時(shí)的診斷和治療，將會(huì)發(fā)展為病死率非常高的重癥肝炎和肝功能衰竭等不可逆性疾病。導(dǎo)致急性肝損傷的因素包括肝炎病毒、化學(xué)性毒物或藥物、酒精及放射性刺激因素等。雖然已有較多研究探討了其致病機(jī)制，但目前尚未完全清楚。作為一種應(yīng)激蛋白，腫瘤抑制因子p53在組織細(xì)胞受損時(shí)會(huì)出現(xiàn)反應(yīng)性升高，轉(zhuǎn)錄激活下游mRNA引起細(xì)胞周期停滯及凋亡等，然而有研究表明p53的表達(dá)增加對(duì)受損細(xì)胞還能起到保護(hù)作用[2-3]，但尚未明確p53的這種作用是如何實(shí)現(xiàn)的。除了通過(guò)對(duì)下游mRNA的調(diào)控來(lái)發(fā)揮相應(yīng)功能，轉(zhuǎn)錄因子p53還能轉(zhuǎn)錄激活或抑制下游的微小RNA(microRNA，miRNA，miR)的表達(dá)，從而在轉(zhuǎn)錄后水平行使其功能[4-5]。近年來(lái)，microRNA在疾病的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的重要作用已受到越來(lái)越多的關(guān)注，其中microRNA-192(miR-192)由p53蛋白轉(zhuǎn)錄激活[6]，并在肝組織中表達(dá)豐度高，具有一定的組織特異性，但它在急性肝損傷中的作用及機(jī)制目前尚并不明確。因此，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)建立細(xì)菌脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)聯(lián)合D-氨基半乳糖(D-galactose，D-GalN)誘導(dǎo)的小鼠內(nèi)毒素性急性肝損傷模型，以期發(fā)現(xiàn)p53轉(zhuǎn)錄激活的miR-192在肝損傷中的表達(dá)變化，以及p53、p21和miR-192在肝損傷過(guò)程中的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

材 料 和 方 法

1 動(dòng)物和主要試劑

SPF 級(jí)雄性BALB/c小鼠24只，6～8 周齡，體重 18～22 g，購(gòu)自湖北省實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究中心，許可證編號(hào)為SYXK(鄂2014-0049)。實(shí)驗(yàn)前1 d領(lǐng)取動(dòng)物，分籠飼養(yǎng)，自由進(jìn)食和飲水。D-GalN和 LPS均購(gòu)自Sigma-Aldrich；TRIzol試劑購(gòu)自Invitrogen；PrimeScriptTMRT Master Mix試劑盒、TaqDNA聚合酶和SYBR GreenⅠ熒光染料購(gòu)自TaKaRa；小鼠引物由北京擎科生物有限公司合成；miR-192及U6的引物由廣州銳博生物合成；Western blot 相關(guān)抗體購(gòu)自Abcam。

2 主要方法

2.1急性肝衰竭小鼠模型的建立 將小鼠隨機(jī)分為對(duì)照(0 h)組及3個(gè)不同處理時(shí)間的模型(1 h、3 h和6 h)組，共4組，每組 6只。模型組給予D-GalN(每只20 mg)和 LPS(每只0.5 mg)混合后腹腔注射，對(duì)照組注射同等劑量的生理鹽水。具體過(guò)程如下：對(duì)照組和6 h組分別給予生理鹽水和藥物腹腔注射，對(duì)于3 h和1 h組小鼠，分別間隔3 h和5 h后注射藥物；最后同時(shí)摘掉此24只小鼠眼球取血并頸椎脫臼處死，解剖小鼠、取出肝臟。取部分肝組織固定于4%多聚甲醛溶液中，用于石蠟包埋及HE 染色；剩余部分凍存在-80 ℃冰箱中，用于組織mRNA和蛋白的提取。本實(shí)驗(yàn)已通過(guò)本院動(dòng)物倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

2.2小鼠血漿丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(alanine amino-transferase，ALT)和天門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(aspartate aminotransferase，AST)水平的檢測(cè) 各組小鼠經(jīng)乙醚麻醉后摘取眼球采集外周血，離心后收集血清送本院檢驗(yàn)科檢測(cè)生化指標(biāo)。

2.3肝組織病理學(xué)觀察 肝臟用4%多聚甲醛固定并石蠟包埋、切片，然后行HE染色，顯微鏡下觀察肝組織病理變化。

2.4小鼠肝組織miR-192、p53 mRNA和p21 mRNA水平的檢測(cè) (1) RNA提?。喝「谓M織約50 mg加入TRIzol 1 mL, 剪碎并用超聲裂解儀充分裂解后，加入氯仿 0.2 mL，劇烈振蕩15 s后靜置5 min，4 ℃、12 000×g離心 15 min。取上層液，轉(zhuǎn)移至另一新的離心管中,加入等體積異丙醇，上下顛倒充分混勻后，室溫靜置10 min，4 ℃、12 000×g離心10 min；小心棄去上清, 加入75%乙醇 1 mL，上下顛倒、洗滌管壁，4 ℃、7 500×g離心 5 min 后，棄去上清；打開(kāi)離心管蓋，室溫干燥沉淀。待沉淀干燥后，加入適量的無(wú)酶水溶解沉淀。置于-80 ℃冰箱凍存。(2)RNA反轉(zhuǎn)錄成cDNA：按 PrimeScriptTMRT Master Mix試劑盒說(shuō)明書(shū)配制RT 反應(yīng)液，反應(yīng)液體系為 20 μL, 輕柔混勻后進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄反應(yīng)，條件：37℃，15 min；85 ℃，5 s。(3)實(shí)時(shí)熒光定量PCR：PCR的反應(yīng)體系為 10 μL, 其中上、下游引物各0.5 μL，cDNA 3 μL，DEPC 水 1 μL，SYBR Green 5 μL。PCR 儀型號(hào)為StepOne Plus Real-Time PCR System。GAPDH的上游引物序列為5’-AGGTCGGTGTGAACGGATTTG-3’，下游引物序列為5’-GGGGTCGTTGATGGCAACA-3’；p53的上游引物序列為5’-CCCCTGTCATCTTTTGTCCCT-3’，下游引物序列為5’-AGCTGGCAGAATAGCTTATTGAG-3’；p21的上游引物序列為5’-CCTGGTGATGTCCGACCTG-3’，下游引物序列為5’-CCATGAGCGCATCGCAATC-3’； miR-192的上游引物序列為5’-ACTCTGGCCCCCTATTGTCT-3’，下游引物序列為5’-CACCCTTGTGTCCTTTGGTT-3’；U6的上游引物序列為5’-CTCGCTTCGGCAGCACA-3’，下游引物序列為5’-AACGCTTCACGAATTTGCGT-3’。PCR擴(kuò)增程序：熱激活，95 ℃ 30 s；變性，95 ℃ 5 s，退火及延伸60 ℃ 30 s，共40個(gè)循環(huán)。miR-192及U6的引物由廣州銳博生物提供，miRNA的反轉(zhuǎn)錄及PCR操作均按照試劑盒說(shuō)明書(shū)進(jìn)行。

2.5Western blot檢測(cè)蛋白表達(dá) 用RIPA提取組織總蛋白，并用 BCA 法測(cè)定蛋白濃度， 繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線后，按每孔30 μg計(jì)算上樣量。濃縮膠以恒壓80 V電泳，待蛋白預(yù)染標(biāo)記物完全分開(kāi)后，120 V繼續(xù)電泳分離膠; 充分分離后，恒流250 mA電轉(zhuǎn)至PVDF膜上；膜在室溫下用 5%的脫脂牛奶在搖床上封閉1 h，再孵育I抗(GAPDH、p53和p21抗體均以 1 ∶1 000比例稀釋)，置于4 ℃過(guò)夜; 次日將膜放入 TBST中洗3遍，每次5 min，然后室溫孵育II抗(1 ∶3 000)1 h，之后再將膜用 TBST 洗 3 次；最后曝光顯影。

3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 15.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(mean±SD)表示，組間比較采用雙側(cè)t檢驗(yàn)，以P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。GraphPad prism 5.0作統(tǒng)計(jì)繪圖。

結(jié) 果

1 小鼠肝臟組織病理變化的觀察

模型組在給藥1 h后，肝組織示輕度炎癥反應(yīng)；3 h后炎癥明顯加重，可見(jiàn)大量炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，部分肝細(xì)胞壞死；6 h后肝小葉結(jié)構(gòu)消失，大量肝細(xì)胞壞死，見(jiàn)圖1。

Figure 1. The pathological changes of liver tissues in the mice at different time points after injection (HE staining, ×200).

圖1 各組小鼠肝組織的病理學(xué)變化

2 小鼠血漿 ALT 和 AST 水平的變化

模型組小鼠在給藥1 h后，ALT和AST無(wú)明顯變化；3 h后其血漿中水平出現(xiàn)明顯增加； 6 h后，血漿ALT和AST水平進(jìn)一步增加(P<0.01)，見(jiàn)圖2。從以上肝組織學(xué)檢查和血漿 ALT 和 AST 水平變化證實(shí)造模成功。

3 肝組織miR-192相對(duì)表達(dá)水平的變化

RT-qPCR檢測(cè)肝組織miR-192的表達(dá)，在反應(yīng)體系中miR-192都能有效擴(kuò)增。小鼠肝組織miR-192在給藥1 h后表達(dá)明顯增加，隨后的3 h和6 h出現(xiàn)了進(jìn)行性下調(diào)。對(duì)比ALT和AST水平發(fā)現(xiàn)，miR-192在反映肝細(xì)胞損傷方面更加敏感，見(jiàn)圖3。

4 肝損傷小鼠肝組織中p53和p21的mRNA及蛋白表達(dá)

在給藥1 h后，作為應(yīng)激蛋白p53的mRNA表達(dá)出現(xiàn)反應(yīng)性升高，在3 h及6 h后又出現(xiàn)了下降；p21的mRNA表達(dá)出現(xiàn)更為明顯的改變，見(jiàn)圖4A。如圖4B所示，p53蛋白在給藥1 h后較對(duì)照組明顯增高，結(jié)合mRNA的結(jié)果(p53的mRNA升高不明顯)推測(cè)這種情況主要是應(yīng)激后p53蛋白的降解減少造成的，在此之后p53蛋白量再次降低；p21作為調(diào)控細(xì)胞周期的關(guān)鍵蛋白，給藥1 h后，p21蛋白無(wú)明顯改變，然而隨后出現(xiàn)了上升，這與mRNA的結(jié)果并不一致，可能是由于存在轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控。

Figure 2. The change of plasma ALT (A) and AST (B) levels of the mice at different time points. Mean±SD.n=6.**P<0.01vs0 h group.

圖2 不同時(shí)點(diǎn)各組小鼠血漿ALT和AST的變化

Figure 3. The expression of miR-192 in the mouse liver tissues at different time points. Mean±SD.n=6.**P<0.01vs0 h group.

圖3 各組小鼠肝組織miR-192相對(duì)表達(dá)量的變化

討 論

肝臟是人體最大的解毒器官, 有毒物質(zhì)(包括藥物)絕大部分在肝臟被處理后變得無(wú)毒或低毒，因此肝臟也極易受到外界因素的入侵, 導(dǎo)致肝臟損傷；然而目前對(duì)于肝細(xì)胞損傷程度的判斷尚缺乏較為敏感、特異的指標(biāo)。ALT和AST作為當(dāng)前評(píng)估肝細(xì)胞功能的常用指標(biāo)，由于其自身的缺點(diǎn)，其變化并不能完全反映肝細(xì)胞損傷的程度。近年來(lái)，隨著對(duì)miRNA生物學(xué)功能研究的開(kāi)展，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)miRNA參與正常的生理活動(dòng)如細(xì)胞的增殖和分化等，其表達(dá)失調(diào)還與腫瘤等疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。此外，由于miRNA是具有20個(gè)堿基左右的單鏈RNA，這使得其在血液及其它體液中比較穩(wěn)定，不易被降解，因此它還可作為預(yù)測(cè)肝癌、結(jié)腸癌和心肌梗死等疾病的新的生物學(xué)標(biāo)志物[7-8]。miR-122與miR-192均在肝組織中豐度高，已有許多研究結(jié)果顯示miR-122的表達(dá)變化與眾多肝臟疾病密切相關(guān)，如病毒性肝炎、肝細(xì)胞癌和酒精性肝炎等，并發(fā)現(xiàn)miR-122的變化可反映藥物性肝損傷的程度，可作為判斷藥物性肝損傷的生物學(xué)標(biāo)志物[9-11]，相較而言，miR-192在這些方面的研究尚少；再者，miR-192的特殊性在于其受抑癌基因p53轉(zhuǎn)錄調(diào)控，細(xì)胞受損傷時(shí)p53蛋白將反應(yīng)性升高，miR-192也會(huì)有相應(yīng)的改變，那么miR-192只是單純?cè)龈卟⒉话l(fā)揮某些功能嗎？在急性腎損傷時(shí)已有研究發(fā)現(xiàn)腎組織p53蛋白表達(dá)增加并可能參與介導(dǎo)細(xì)胞凋亡[12]，而在急性肝損傷時(shí)p53及miR-192的表達(dá)和作用仍不明確。

我們用D-GalN和 LPS建立急性肝損傷模型，觀察在不同時(shí)點(diǎn)下肝臟損傷情況以及對(duì)應(yīng)肝組織miR-192的表達(dá)情況，初步探討了肝組織中miR-192和肝損傷之間的關(guān)系。由于所采集的小鼠血樣只夠用于ALT和AST的生化檢測(cè)，本實(shí)驗(yàn)并未檢測(cè)血清中miR-192的變化，但仍然能夠?yàn)橐院笱芯扛螕p傷血清中miR-192的變化奠定一定的基礎(chǔ)。我們的研究結(jié)果顯示，在肝損傷過(guò)程中伴隨著miR-192表達(dá)水平的變化。正常小鼠肝臟內(nèi)miR-192含量豐富，D-GalN/LPS給藥1 h后miR-192即出現(xiàn)了明顯的表達(dá)上調(diào)，可能為藥物刺激后的一個(gè)反應(yīng)性變化，這與p53蛋白的變化一致；之后其表達(dá)進(jìn)行性下調(diào)，推測(cè)可能為miR-192由受損肝細(xì)胞釋放到外周血中；而ALT和AST于給藥1 h后無(wú)明顯變化，說(shuō)明ALT和AST的變化并不能及時(shí)反映肝細(xì)胞損傷。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)p53的表達(dá)增加對(duì)受損細(xì)胞還能起到保護(hù)作用，當(dāng)細(xì)胞損傷出現(xiàn)時(shí)，p53會(huì)激活下游基因p21的轉(zhuǎn)錄從而使細(xì)胞周期出現(xiàn)停滯，以便于損傷修復(fù)；一旦損傷不可修復(fù)時(shí)便會(huì)通過(guò)對(duì)凋亡相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控促進(jìn)細(xì)胞凋亡。這種保護(hù)作用可能是通過(guò)p53轉(zhuǎn)錄調(diào)控下游mRNA來(lái)實(shí)現(xiàn)的，結(jié)合本實(shí)驗(yàn)結(jié)果，推測(cè)p53轉(zhuǎn)錄激活的miR-192和其它miRNA可能參與其中。亦有學(xué)者發(fā)現(xiàn)在氧化應(yīng)激引起的肝損傷中，miR-192下調(diào)能夠起到肝臟保護(hù)作用[13]。然而p53在細(xì)胞受到氧化應(yīng)激時(shí)表達(dá)升高，同時(shí)受p53轉(zhuǎn)錄激活的miR-192的表達(dá)也會(huì)相應(yīng)上調(diào)，究竟miR-192扮演何種角色有待進(jìn)一步研究確認(rèn)。

Figure 4. The expression of p53 and p21 at mRNA (A) and protein (B) levels. Mean±SD.n= 6.*P<0.05,**P<0.01vs0 h group.

圖4 各組小鼠肝組織p53及p21的mRNA和蛋白的表達(dá)

綜上所述，miR-192的表達(dá)水平不僅可以作為肝損傷的標(biāo)志物，隨著相關(guān)研究的深入，越來(lái)越多的miR-192下游靶基因?qū)?huì)被發(fā)現(xiàn)，miR-192在肝臟損傷時(shí)“主動(dòng)”發(fā)揮的功能會(huì)得到更多的驗(yàn)證。