JunB/GBP-5/AIM2炎性小体通路在内毒素导致的急性肝损伤中的作用研究

LPS is a major component of the cell membrane of Gram-negative bacteria which can cause acute liver injury. However, the underlying mechanism is still unclear. Guanylate binding protein-5 (GBP-5) is an interferon (IFN)-inducible subfamily of guanosine triphosphatases (GTPases) with well-established activity against intracellular bacteria and parasites. The previous findings of the applicant revealed that: 1) GBP-5 was highly expressed in the liver of LPS-treated mice and AML-12 cells; 2) overexpression of GBP-5 in AML-12 cells resulted in cell apoptosis and phenotypic alteration in line with the elevation of AIM2 inflammasome and inflammatory cytokines, which suggested that GBP-5/AIM2 may involve in the pathogenic pathway in mediating LPS-induced liver injury; 3) bioinformatics analysis showed binding sites of transcription factor JunB in GBP-5 promoter region. Based on these findings, we hypothesized that JunB-regulated GBP-5 might mediate LPS-induced liver injury via promoting AIM2 inflammasome signaling. In the present project, we will fully investigate the contribution of this pathway in LPS-induced acute liver injury through employing various in vitro and in vivo methods including animal, cell and molecule models. The study will offer new insights into the potential therapy of LPS-induced liver injury.

内毒素能够导致急性肝损伤，但具体机制尚未十分明确。鸟苷酸结合蛋白-5（GBP-5）是一类干扰素诱导蛋白，介导机体的固有免疫反应。我们的前期研究发现内毒素刺激制备的体内外肝损伤模型中GBP-5的表达显著上调，过表达GBP-5导致细胞凋亡并加重炎症因子的释放；同时，高表达GBP-5能够活化AIM2炎性小体通路，提示内毒素可能通过GBP-5/AIM2炎性小体通路介导炎症反应及急性肝损伤。进一步的生物信息学分析发现，转录因子JunB在GBP-5启动子区有结合位点，而沉默JunB后GBP-5的转录水平受到抑制。故推测：内毒素通过JunB调控GBP-5表达，进而激活AIM2炎性小体通路诱发炎症反应造成急性肝损伤。本课题将在动物、细胞和分子水平深入研究这一通路在内毒素诱导的急性肝损伤中的作用，为临床治疗肝脏相关疾病新靶点的发现和验证提供新的理论依据。

急性肝损伤是临床上常见的疾病，重症者可以表现为急性肝功能衰竭，甚至危及生命。肝内过度的炎症反应是急性肝损伤的最主要特征之一，大量炎性因子的释放是引发急性肝损伤的关键。鸟苷酸结合蛋白-5（guanylate-binding protein-5, GBP-5）是鸟苷酸结合蛋白家族（GBPs）成员之一，近年来研究证实，GBP-5能够促进AIM2炎症小体复合体的组装，进而介导下游炎性因子IL-1β和IL-18的释放，参与机体的固有免疫反应。然而，其在肝脏炎症损伤过程中的作用尚不清楚。.本研究首先利用LPS诱导的体内急性肝损伤及体外肝细胞损伤模型，明确了GBP-5与肝损伤发生的时空关系，发现GBP-5的表达增加先于严重肝损伤的发生，以12 h时表达最高，同时发现GBP-5在肝脏kupffer 细胞中的表达量显著高于肝实质细胞；在此基础上，应用表达载体转染及siRNA干扰等技术手段，阐明GBP-5与AIM2炎症小体的上下游关系及其在LPS诱导的急性肝脏损伤中的作用，证实GBP-5位于AIM2信号通路的上游，且可通过调控AIM2的表达水平影响下游炎症因子的释放从而影响炎症情况，进而参与LPS诱导的肝损伤作用。.另一方面，本研究进一步探讨了LPS对GBP-5的调控机制，发现GBP-5启动子区与JunB存在结合位点，JunB是GBP-5的调节转录因子之一。JunB是亮氨酸拉链转录因子激活蛋白-1（activator protein-1, AP-1）超家族中的一员，在调控免疫球蛋白转换类别和免疫细胞增殖分化中发挥十分重要的作用。在急性炎症性肝损伤中，已有研究证实JunB/AP-1调控NK 细胞及NKT细胞中IFN-γ的生成进而启动STAT1通路促进细胞凋亡，导致肝损伤。本研究通过EMSA实验证实JunB和GBP-5具有特异结合序列，且LPS刺激细胞后，GBP-5的启动子活性增加，而过表达JunB会进一步增加GBP-5的启动子活性；且在LPS刺激后，JunB和GBP-5的启动子结合水平增加，说明GBP-5对炎症的影响受JunB调控。.综上可知，炎症环境会上调肝组织中巨噬细胞中JunB的表达，增加JunB与GBP-5启动子的结合水平，上调GBP-5的蛋白水平，而GBP-5可以促进AIM2炎症小体的活化，促进下游炎症因子的释放，从而加剧肝损伤程度。