Potential of microRNA-33 as a serological biomarker for fructose-induced liver injury

국문 초록 (Abstract)

과당으로부터 유발되는 비알코올성 지방간질환(Non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD)의 병리학적 원인과 miRNA와의 상호 관련성에 대한 연구가 많이 부족하기 때문에 우리는 단백체학 분석을 통한 과당유래 비알코올성 지방간질환에서의 miRNA의 관련성 및 타겟을 발굴하고자 한다.
실험 I에서는 C57BL/6N 마우스에 물 또는 34% 과당을 자유식이를 통해 6주간 투여하여 비알코올성 지방간질환 모델을 유도하였고, 실험 II에서는 동일한 조건을 이용하여 4주 6주에서 희생하였으며, 시간에 따른 과당의 악영향을 관찰하였다. 실험 1의 결과에서 간 단백질체학에 대한 생물정보학 분석을 통해 SREBP1이 과당에 의해 영향을 받는 가장 중요한 상위 전사조절인자인 것으로 밝혔고, 이를 조절하는 miR-33-5p(miR-33)가 과당 섭취 시 SREBP1 조절을 담당하는 주요 miRNA로 확인되었다. 실험 II에서 우리는, 마우스가 과당을 오래 섭취할수록 더 심각한 간 손상 마커(예: 혈청 AST)가 더욱 증가하는 것을 확인 하였으며, 또한 Srebp1 mRNA 발현도 과당 섭취 기간에 따라 증가하였다. 반면에, 간 miR-33은 과당에 의해 시간 의존적으로 감소하였으나, 오히려 혈청 miR-33 발현은 증가하였다. 이러한 결과는 간에서 miR-33이 세포 손상 시 방출될 수 있음을 시사하였고, 마지막으로 우리는 fructose-induced ferroptosis가 산화 손상으로 인한 간 독성의 원인이 될 수 있음을 관찰하였다. 종합적으로, 우리의 연구 결과는 과당으로 인한 간의 산화 손상이 ferroptosis를 유도하고, 이에 따른 miR-33이 혈액으로의 유출이 일어나, 결과적으로 NAFLD의 혈청학적 바이오마커로서의 가능성을 밝혔다.

목차 (Table of Contents)

• Chapter I. Identification of microRNA-33 in fructose-induced non-alcoholic fatty liver through unbiased approaches 13
• ABSTRACT 14
• 1. Introduction 15
• 2. Materials and Methods 17
• 2-1. Animals 17
• 2-2. Animal experiment I: Study design, diets, and fructose intervention conditions 18
• 2-3. Hepatic proteomics analysis 20
• 2-4. Measurement of mRNA expression 22
• 2-5. Measurement of mature miRNA expression 23
• 2-6. Measurement of protein expression 25
• 2-7. Histological analyses 27
• 2-8. In vitro fructose treatment 28
• 2-9. In vitro validation of miRNA-mRNA interactions 29
• 2-10. Statistical analyses and bioinformatics analyses 30
• 3. Results 32
• 3-1. Effects of fructose on weight gain, tissue weight, food intake, calorie intake, and serum parameters 32
• 3-2. Ad libitum fructose intake induced abnormal hepatic lipid accumulation 35
• 3-3. Hepatic proteomics signature of fructose-fed mice 37
• 3-4. Prediction of interactions between miRNAs and SREBP1 51
• 3-5. Ex-vivo and in vitro validation 56
• 4. Discussion 63
• Chapter II. Study on potential of microRNA-33 as circulating biomarker for fructose-induced non-alcoholic fatty liver disease 68
• ABSTRACT 69
• 1. Introduction 70
• 2. Materials and Methods 72
• 2-1. Animal experiment II: Study design, diets, and fructose intervention conditions 72
• 2-2. Measurement of mRNA expression 73
• 2-3. Measurement of mature miRNA expression 74
• 2-4. Measurement of protein expression 75
• 2-5. Histological analyses 76
• 2-6. Measurement of serum aspartate aminotransferase and alanine aminotransferase levels 77
• 2-7. Determination of hepatic ferroptosis 78
• 2-8. Measurement of lipid peroxidation 79
• 2-9. In vitro fructose treatment 80
• 2-10. Statistical analyses and bioinformatics analyses 81
• 3. Results 82
• 3-1. Time course effects of ad libitum fructose intake 82
• 3-2. Time course effects of fructose on the miR-33-SREBP1 axis 88
• 3-3. Time course effects of fructose on hepatic ferroptosis 92
• 4. Discussion 97
• 5. References 104
• Abstract in Korean 121
• Acknowledgement 122

참고문헌 (Reference)

1. microRNAs : small regulators with a big impact on lipid metabolism, K. J. Moore ,, 54 , 1159-1160 ., , 2013

2. Recent advances and perspectives of nucleic acid detection for coronavirus, SHEN , Minzhe, 10.2 : 97-101, , 2020

3. Circulating microRNAs as potential cancer biomarkers : the advantage and disadvantage ., WANG , Hao, 10.1 : 1-10 ., , 2018

4. K. A. Dumke and M. I. Goran , Fructose content in popular beverages made with and without high-fructose corn syrup, R. W. Walker, 30 , 928-935, , 2014