PM2.5引起肝脏脂代谢紊乱致非酒精性脂肪性肝病的作用及机制研究

The incidence of nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD) is high and it’s harmful for public health. Lipid metabolism disorder is the basis in NAFLD pathogenesis, and metabonomics studies have shown that PM2.5 can cause higher level of blood lipid but the mechanism is not clear. This research proposed from the perspective of liver lipid metabolism disorders to study the influence of PM2.5 on NAFLD and the related mechanism using animal and cell models. Detect ROS level, MDA level, SOD and GSH-Px activities to observe hepatic oxidative stress. Detect blood lipid, hepatic lipid and lipid levels in the cell to observe hepatic lipid metabolism. PCR and western blot are employed to detect the LKB1/AMPKα activity and SREBP1c expression, and luciferase report gene technology is employed to detect the transcriptional activity of SREBP1c, in order to study their effects in PM2.5 inducing lipid metabolism disorders, and also use ROS inhibitor, AMPKα overexpression and RNAi knockdown technology to verify the effects. This research will be preliminarily clarify the mechanism of PM2.5 inducing NAFLD via hepatic lipid metabolim disorders and provide scientific evidence for air pollution control and NAFLD prevention.

非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）发病率高、危害大，脂代谢紊乱是NAFLD发病基础环节，课题组前期代谢组学研究表明PM2.5引起血脂升高，机制不清。本课题拟在动物和细胞水平研究PM2.5引起肝脏脂代谢紊乱致NAFLD的作用和机制。检测ROS、MDA和抗氧化酶活性，观察肝脏氧化应激；检测外周血、肝脏和细胞甘油三酯（TG）和VLDL，观察肝脏脂代谢紊乱；检测ACC-1、FAS、CPT-1、Apo B100及MTP，研究PM2.5对TG合成、脂肪酸氧化和TG肝外转运的影响。采用RT-PCR、免疫印迹检测LKB1/AMPKα通路和SREBP-1c表达，荧光素酶报告基因检测SREBP-1c转录活性，研究其对PM2.5引起脂代谢紊乱的影响，应用ROS抑制剂、基因过表达和RNAi技术进行反向验证，初步阐明PM2.5引起肝脏脂代谢紊乱致NAFLD的机制，研究将为大气污染治理和NAFLD防治提供科学依据。

PM2.5吸入暴露是肝脏损伤的重要危险因素，可引起非酒精性脂肪肝，然而其具体毒性效应和机制研究还很匮乏。本课题采集北京市环境空气中的PM2.5，应用X 射线荧光光谱法对PM2.5进行主成分分析，采用SD大鼠、ICR小鼠、人正常肝细胞系L02以及斑马鱼等模型，研究PM2.5及其主要无机成分纳米二氧化硅对肝脂代谢的影响及主要机制，从肝脂含量、脂肪酸生成和β氧化入手，检测氧化应激水平、炎症反应和脂代谢相关通路包括LKB1/AMPKα、TLR5信号通路在此过程中的作用。研究发现，PM2.5引起肝脏肝细胞水肿、抑制人正常肝细胞L02细胞增殖并引起细胞膜损伤； PM2.5气管滴注引起ICR小鼠肝脏活性氧产生增加，不同浓度的PM2.5引起L02活性氧产生增加，呈剂量依赖性；PM2.5滴注引起肝脏胆固醇水平升高，其中高剂量组与对照组相比有统计学差异，甘油三酯水平并未发生显著性变化，进一步研究发现，PM2.5引起染毒组动物肝脏脂肪酸代谢通路关键蛋白CPT1A、FAS和ACC表达增加，而p-AMPKα表达减少，提示PM2.5通过抑制LKB1/AMPKα通路干扰肝脏的脂代谢。纳米二氧化硅是PM2.5中的重要无机成分，研究发现，纳米二氧化硅引起斑马鱼胚胎出现剂量依赖性的肝损伤和肝脏畸形；进一步研究发现，纳米二氧化硅通过促进脂肪酸合成关键酶ACC1和FAS蛋白表达，抑制脂肪酸β氧化关键分子CPT1A蛋白表达，引起肝脂生成增加；采用基因芯片和生物信息学分析，以及进一步qRT-PCR验证，纳米二氧化硅通过激活TLR5信号通路促进炎症反应从而干扰肝脂代谢。本课题为治理环境污染及预防环境颗粒物的有害健康效应提供实验依据。