门脉高压在肝细胞糖代谢和脂代谢中的作用及其机制

The pressure in hepatic microenvironment plays an important role in the development of liver cirrhosis and portal hypertension. The glucose and lipid metabolism of hepatic cells are critical for the balance of blood glucose and lipid. However, the impact of the pressure in hepatic microenvironment on hepatic cell metabolism remains poorly understood until now. Our previous study demonstrated that glycogen synthesis and lipogenesis of hepatic cells were inhibited significantly when the culture pressure reached 20mmHg in vitro. Moreover, the expression of key genes in anabolic pathway was also inhibited. In this study, the effects of portal hypertension on hepatic cell metabolism will be further explored using hepatocyte cell lines and animal models. Using RNA-seq approach, we will compare the mRNA expression profiles in hepatocytes following different pressures. And, the expression of key genes involved in glucose and lipid metabolism will be also validated. The CRISPR-Cas9 system will be introduced to reveal the roles of the selected key gens in anabolic pathway. This study will deepen our knowledge of the effects of portal hypertension on liver metabolism and will provide a new way for discovering effective drugs to treat and prevent this disease.

力学微环境是门脉高压等众多疾病的重要影响因素之一。肝细胞糖代谢和脂代谢功能在维持人体血糖、血脂平衡中发挥着至关重要的作用，然而关于力学因素在肝细胞代谢中作用及机制的研究目前未见报道。在之前的研究中，我们模拟门脉高压时肝内力学微环境，发现在压力作用下，肝细胞糖代谢和脂代谢都受到了显著的抑制，进一步研究发现相关合成代谢途径关键基因的表达被抑制了。本项目拟在前期工作基础上，在细胞系和大鼠门脉高压模型中进一步检测门脉高压的影响，同时对细胞系和组织样本进行RNA-seq检测，明确不同力学条件下，肝细胞mRNA表达谱的差异，探究糖代谢和脂代谢相关的重要基因的表达变化；通过CRISPR-Cas9等技术对关键基因的作用进行验证，揭示门脉高压影响糖代谢和脂代谢的分子机制；最后探讨候选关键基因在临床中的潜在应用价值。项目研究结果有望丰富门脉高压对肝脏影响的认识，为门脉高压及其并发症的防治提供生物力学依据。

肿瘤是国民生命的第二大威胁，由它带来的医疗费用也给患者和社会造成沉重的负担，揭示肿瘤发生的机制对提高肿瘤的治疗效果和减轻社会的负担具有重要的意义。在本项目的研究中，我们首先发现一定的门脉压力会显著的抑制正常肝细胞的糖代谢，而它的这一功能是通过激活p53/Pten通路实现的，而这个通路的激活又会抑制肝癌的形成和发展。除了信号通路的变化，基因突变也是肿瘤发生的关键因素，结直肠长期和各类不同的食物（例如冷，热，酸甜苦辣等）接触，容易诱发突变并不断累积，结直肠组织低丰度的突变检测对肿瘤的早期筛查和靶向治疗都具有非常重大的意义。在本项目中，我们通过精心设计的捕获测序引物，通过特高深度（平均3万以上）的突变检测，发现不仅在癌组织，而且在正常的结直肠组织和人的血液组织中，都携带者大量基因的低丰度突变。这一发现加深了我们对正常组织中基因突变的认识，对肿瘤形成，组织衰老和干细胞治疗等研究都具有指导意义。在肿瘤的治疗领域，由于成体心肌细胞分裂能力很差，几乎不可再生，因此许多肿瘤药物对心肌细胞都会有一个长期的损害作用。双硫仑是一个非常有潜力的明星抗癌药物，我们发现，它可能对心肌细胞具有潜在的损伤作用，一定浓度的双硫仑不但会抑制心肌细胞的活性，而且会促进心肌细胞的凋亡，因此虽然它对肿瘤细胞具有较好的杀伤作用，但是对正常细胞也具有一定的损伤，因此，它应用的安全性和可靠性还需要进一步的临床研究和评估。通过这个项目的研究，我们在肿瘤的生物学机制等基础研究领域和肿瘤的药物治疗等应用研究领域都有较好得研究成果，具有较好的创新性和实用性；以这些成果为基础，在今后也会进行更有意义和更加深入的研究。