LPS로 유도된 간손상에 있어서 DDIT4 유전자의 역할 규명 = The role of DDIT4 in the progression of LPS-induced liver injury

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Liver injury can be induced by a variety of factors, such as acetaminophen, viruses, and toxic substances. These factors cause damage to accumulate, which can lead to loss of liver function and affect vital body functions like brain, kidneys, and immune system.
Lipopolysaccharide (LPS)-induced liver injury happens when LPS reaches at the liver because of intestinal membrane permeability, leading to increased oxidative stress and overproduction of reactive oxygen species (ROS) in hepatocytes, mainly due to stimulation of various signaling systems, including the NF-κB pathway.
DDIT4(DNA damage inducible transcript 4; REDD1) is a cellular stress-responsive protein whose expression is increased by hypoxia, DNA damage, reactive oxygen species, and ER stress. DDIT4 is known to regulate various cellular functions in several animal cells, primarily as an inhibitor of mammalian target of rapamycin(mTOR).
In this study, we aimed to figure out the role of DDIT4 in the LPS-induced liver injury disease model. We found that LPS treatment into AML12 cells, a hepatocyte cell line, and C57BL/6J mice increased DDIT4 expression and inflammatory response. We also established a hepatocyte-specific DDIT4 knockout model and found that DDIT4 knockout in hepatocytes suppressed LPS-induced liver injury and inflammatory marker expression. Primary hepatocyte isolation from hepatocyte-specific DDIT4 knockout mice was used to examine mitochondrial biosynthesis and found that ROS were significantly reduced. In conclusion, DDIT4 deficiency reduces LPS-induced liver injury, suggesting that inhibition of DDIT4 expression may be a therapeutic target for liver disease.

국문 초록 (Abstract)

간 손상(liver injury)은 아세트아미노펜(acetaminophen), 바이러스, 독성 물질 등과 같은 다양한 인자에 의해 유도될 수 있다. 이러한 인자들에 의해 손상이 축적되고, 이는 간 기능 상실과 뇌, 신장 면역체계와 같은 중요한 신체 기능에 영향을 미친다.
Lipopolysaccharide(LPS) 유도 간 손상은 장막 투과성에 의해 LPS가 간에 도달하면서 발생하고, 주로 NF-κB 경로를 포함한 다양한 신호전달 체계 자극으로 인해서 간세포에서 산화적 스트레스가 증가하고, 활성산소종(ROS)의 과잉 생성으로 인해 간세포가손상된다.
DDIT4(DNA damage inducible transcript 4; REDD1)는 저산소증, DNA 손상, 활성산소 및 소포체 스트레스에 의해 발현이 증가하는 세포 스트레스 반응성 단백질이다.
DDIT4는 주로 mTOR(mammalian target of rapamycin)의 억제자로서 여러 동물세포에 대하여 다양한 조절 기능을 나타내는 것으로 알려져 있다.
본 연구에서는 LPS 유도 간 손상 질환 모델에서의 DDIT4의 역할을 확인하고자 연구를 수행하였다. 간세포주인 AML12 세포와 C57BL/6J 마우스에 LPS를 주입시, DDIT4의 발현과 염증 반응의 증가를 확인하였다. 또한, 간세포 특이적으로 DDIT4 녹아웃 모델을 구축하여 간세포에서의 DDIT4 녹아웃이 LPS에 의해 유도되는 간손상 및 염증 마커 발현을 억제하는 점을 확인하였다. 간세포 특이적 DDIT4 녹아웃 마우스의 1차 간세포 분리를 통해 미토콘드리아 생합성을 확인하였고, ROS가 유의미하게 감소되는 점을 확인하였다. 결론적으로 DDIT4의 발현 감소는 LPS에 의해 유도된 간손상을 감소시키며, DDIT4의 발현 억제가 간질환의 치료적 목표가 될 수 있음을 시사한다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• 1. 대사이상 지방간염(MASH)의 개요 1
• 2. LPS 신호전달 경로에 의한 간 손상 3
• 3. DDIT4 유전자와 신호 전달 경로 5
• 4. 연구 목적 6
• Ⅱ. 실험 재료 및 방법 8
• 1. 동물 실험 8
• 2. 면역조직화학(IHC) 염색 9
• 3. 세포 배양 및 실험 9
• 4. Western blot 분석 10
• 5. Quantitative Real time PCR(Polymerase Chain Reaction) 분석 11
• 6. 통계 및 분석 12
• Ⅲ. 결 과 13
• 1. LPS 처리에 따른 간세포의 유전자 발현 변화 13
• 2. LPS에 의한 마우스 간 조직 내 유전자 발현 변화 16
• 3. LPS 처리에 따른 간세포 특이적 DDIT4 녹아웃 마우스의 간 분석 19
• 4. 1차 간세포에서 DDIT4 발현에 따른 LPS의 효과 분석 22
• 5. DDIT4 발현에 따른 NF-κB 핵 내 이동 변화 확인 27
• 6. DDIT4 발현에 따른 ERK 인산화 수준 변화 확인 30
• Ⅳ. 결 론 33
• Ⅴ. 토 의 34
• Ⅵ. 참고 문헌 36
• Ⅶ. Abstract 38