Накопичення PNPLA3 у краплях ліпідів є основою асоційованого стеатозу печінки PNAS

  • Знайдіть цього автора на Google Scholar
  • Знайдіть цього автора на PubMed
  • Шукайте цього автора на цьому сайті
  • Для листування: jonathan.cohen @ utsouthwestern.eduhelen.hobbs @ utsouthwestern.edu

Автор: Хелен Хоббс, 19 березня 2019 р. (Надіслано на огляд 4 лютого 2019 р.; Переглянули Едвард А. Фішер та Руді Зехнер)

накопичення

Значимість

Варіант послідовності (I148M) у PNPLA3 є основним генетичним фактором ризику неалкогольної жирової хвороби печінки. Раніше ми показали, що PNPLA3 (148M) уникає опосередкованої повсюдною деградацією і накопичується до високих рівнів у краплях ліпідів (LDs). Тут ми розглянемо, як це накопичення пов'язане зі стеатозом. Ми створили активну ізоформу, стійку до повсюдного поводження, яка накопичувалась на LDs та підвищувала рівень печінкових тригліцеридів, коли експресувалася в печінці мишей. І навпаки, виснаження PNPLA3 вирішило надлишкове накопичення печінкового жиру, пов’язане з експресією PNPLA3 (148M). Наші результати дають прямі докази того, що накопичення PNPLA3 саме по собі спричинює жирність печінки, і що виснаження білка є потенційною стратегією терапевтичного втручання.

Анотація

Безалкогольна жирова хвороба печінки (ФЛД) - це зростаючий метаболічний розлад, при якому особливості алкогольно-асоційованих захворювань печінки розвиваються у осіб, які споживають мало або зовсім не вживають алкоголю (1). Накопичення тригліцеридів (ТГ) у печінці (стеатоз печінки) є першою стадією розладу. У підгрупи осіб стеатоз асоціюється із запальною реакцією (стеатогепатит), яка може прогресувати до цирозу та навіть гепатоцелюлярної карциноми (2). Основним фактором ризику неалкогольної ФЛД є ожиріння, але генетичні фактори відіграють важливу роль у сприйнятливості (та стійкості) до розладу (2–5). Раніше ми ідентифікували несинонімічний варіант (I148M) у пататин-подібному фосфоліпазному домені, що містить білок 3 (PNPLA3), який асоційований із повним спектром як алкогольної, так і неалкогольної FLD (6 ⇓ ⇓ ⇓ –10). Хоча PNPLA3 (148M) є найпоширенішим і найсильнішим генетичним фактором ризику неалкогольної ФЛД (3, 11), механізм, за допомогою якого цей варіант підвищує рівень ТГ у печінці, залишається незрозумілим.

Тут ми запитуємо, чи є накопичення PNPLA3 (148M або 47A) на LDs причиною чи наслідком асоційованого стеатозу. Якщо накопичення PNPLA3 як таке є причинним, то накопичення білка WT, яке зазвичай підтримується на низькому рівні (16), повинно призвести до FLD. І навпаки, зменшення кількості PNPLA3 (148M) повинно усунути фенотип FLD. Щоб перевірити цю гіпотезу, ми використали дві взаємодоповнюючі стратегії: По-перше, ми створили форму білка WT, який зберігав активність, але уникав протеасомної деградації, і таким чином накопичувався до високих рівнів на LDs. Експресія цієї ізоформи спричинила стеатоз печінки у мишей WT. По-друге, ми знизили рівні PNPLA3 (148M) на LD, використовуючи два різні методи: (i) shRNA, щоб збити експресію PNPLA3, та (ii) опосередковану протеолізом химеру (PROTAC) деградацію гало-міченого PNPLA3 (148M). Обидві стратегії знизили рівень PNPLA3 на ЛД та зменшили стеатоз печінки.

Результати

Інгібування аутофагії сприяє накопиченню PNPLA3.

Раніше ми показали, що PNPLA3 (WT) поліувіквітильований і деградується протеасомами (18). Лікування інгібітором протеасоми бортезомібом призводить до збільшення рівня печінкового PNPLA3 у мишей WT, але не у мишей, що експресують 148M ізоформу (18). Навпаки, лікування інгібітором макроавтофагії, 3-метиладенином (3-МА), не змогло змінити рівні PNPLA3 (18). Однак ефективність 3-МА як інгібітора макроавтофагії була заперечена (19). Тому для подальшої оцінки ролі аутофагії в деградації PNPLA3 ми використовували два альтернативні інгібітори шляху.

Спочатку ми обробляли трансгенних мишей, які експресували або PNPLA3 (WT), або PNPLA3 (148M), хлорохіном (25 мг/кг) протягом 3 год (20) (рис. 1А, верхній). У мишей PNPLA3Tg WT обробка хлорохіном підвищувала рівні PNPLA3 на LD в 20 разів порівняно з контролем транспортного засобу. Зміни рівня білка PNPLA3 не були пов’язані зі змінами рівнів мРНК PNPLA3 (рис. 1B). На відміну від мишей, які експресують трансген WT, лікування хлорохіном не впливало на рівень PNPLA3 у мишей PNPLA3Tg 148M. Як позитивний контроль для опосередкованого хлорохіном інгібування аутофагії ми відстежували рівні секвестосоми 1 (SQSTM1)/p62, субстрату аутофагії (21). Обробка хлорохіном призвела до порівнянного збільшення рівня р62 у двох лініях трансгенних мишей. Незважаючи на підвищений рівень PNPLA3 у мишей PNPLA3Tg WT, змін рівня печінкових TG не спостерігалося (рис. 1А, нижній).