Role of MCPIP1 in non-alcoholic fatty liver disease

Niealkoholowa stłuszczeniowa choroba wątroby (NAFLD) jest jednym z najczęstszych schorzeń wątroby wśród osób z krajów wysokorozwiniętych. We wczesnym stadium, NAFLD charakteryzuje wzmożona akumulacja lipidów przez hepatocyty, po czym następuje rozwój stanu zapalnego. Co ważne, choroba ta nie jest spowodowana nadmiernym spożyciem alkoholu przez pacjentów. Białko MCPIP1, kodowane przez gen ZC3H12A, jest endorybonukleazą, która degraduje wybrane mRNA, pre-miRNA, a także wirusowe RNA. Poprzez cięcie transkryptów cytokin prozapalnych oraz hamowanie aktywacji NFκB, białko to funkcjonuje jako negatywny regulator stanu zapalnego. Wykazano także, iż MCPIP1 hamuje adipogenezę poprzez degradację mRNA C/EBPβ, a także odpowiada za zwiększoną produkcję reaktywnych form tlenu i uszkodzenie DNA podczas inkubacji komórek HUVEC z roztworem cholesterolu. Biorąc pod uwagę, iż MCPIP1 jest negatywnym regulatorem stanu zapalnego, a także ma znaczenie w metabolizmie lipidów, celem tej pracy było określenie roli tego białka w NAFLD.Badania prowadzone były in vitro z wykorzystaniem popularnego komórkowego modelu NAFLD, którym są komórki HepG2 stymulowane różnymi dawkami oleinianu sodu. Akumulacja lipidów została oceniona przy użyciu kolorymetrycznych (Oil Red O) i fluorescencyjnych barwień (Nile Red). Aby określić rolę MCPIP1 w komórkowym modelu stłuszczenia wątroby, komórki wykazujące stabilną nadekspresję MCPIP1 w systemie Tet-On porównywane były do komórek transdukowanych za pomocą pustego wektora.Komórki HepG2 stymulowane 1 mM oleinianem sodu przez 24 godziny wykazały czterokrotnie większy poziom akumulacji lipidów, niż komórki inkubowane z medium kontrolnym. Akumulacji lipidów towarzyszyła także indukcja stanu zapalnego (np. IL-1β, TNFα) oraz zmiany w metabolizmie lipidów (np. CPT1α). Co ważne, stymulacja za pomocą oleinianu sodu nie była szkodliwa dla komórek. Dodatkowo, wykazano że ekspresja ZC3H12A oraz poziom MCPIP1 są wyższe w komórkach stymulowanych oleinianem sodu, niż w komórkach inkubowanych z medium kontrolnym. Nadekspresja MCPIP1 w komórkach stymulowanych medium kontrolnym lub oleinianem sodu przez 72 godziny, istotnie wpływa na poziom czynników transkrypcyjnych zaangażowanych w metabolizm lipidów. Ponadto, komórki o wzmożonej ekspresji MCPIP1 wykazują tendencję do akumulacji większej ilości lipidów niż komórki kontrolne. Uzyskane wyniki wskazują na istotną rolę MCPIP1 w stłuszczeniu wątroby.

Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) is one of the most common liver disorders in Western societies. In the early stage, NAFLD is characterized by accumulation of lipid droplets in hepatocytes, which is next followed by development of inflammation. Importantly, liver failure in NAFLD is not caused by excessive alcohol use by patients. Monocyte chemoattractant protein – induced protein 1 (MCPIP1), a product of ZC3H12A gene, is an endoribonuclease, that degrades selected mRNAs, pre-miRNAs and viral RNAs. Through degradation of proinflammatory cytokines and inhibition of NFκB, MCPIP1 functions as a negative regulator of inflammation. It was also shown than MCPIP1 inhibits adipogenesis, by direct cleavage of C/EBPβ mRNA and also accounts for increased ROS production and DNA damage in HUVEC cells incubated with cholesterol. Since MCPIP1 is a regulator of inflammation and plays an important role in lipid metabolism, the aim of this thesis was to test its function in NAFLD.Experiments were performed in vitro using popular cellular model of NAFLD which is the HepG2 cell line stimulated with different doses of sodium oleate. Accumulation of lipids was assessed using colorimetric (Oil Red O) and fluorescent (Nile Red) stainings. To assess role of MCPIP1 in cellular model of steatosis, cells stably overexpressing MCPIP1 under control of tetracycline-inducible promoter were compared with cells transduced with an empty vector.HepG2 cells stimulated with 1.0 mM sodium oleate for 24 hours displayed 4-fold higher amount of stored lipids than non treated cells. Lipid accumulation was followed by induction of inflammation (i.e. IL-1β, TNFα) and changes in lipid metabolism (i.e. CPT1α). What is important, stimulation with sodium oleate was not harmful to cells. Additionally, it was shown that expression of ZC3H12A and MCPIP1 level is higher in cells stimulated with sodium oleate, than in control cells. Overexpression of MCPIP1 in cells treated with control medium or sodium oleate for 72 hours influenced expression of transcription factors involved in lipid metabolism. What is more, cells with overexpression of MCPIP1 tended to accumulate more lipids than control cells. These results indicate important role of MCPIP1 in hepatic steatosis.