간에서 Liver Receptor Homolog-1에 의한 Aldehyde Dehydrogenase 1B1 조절 기전

Abstract

Ethanol is detoxified in the liver by various enzymes. Previous studies confirm that ethanol intake causes liver lipid accumulation. The Liver receptor homolog-1 (LRH-1) is involved in the regulation of lipid and bile acid metabolism, but its role in ethanol metabolism is not clear. Therefore, this study aimed to explore the relation between ethanol-induced lipid accumulation and LRH-1. To understand LRH-1's role in liver ethanol metabolism, LRH-1f/f and liver-specific LRH-1f/cre+ mice conducted a liquid ethanol diet for three weeks. The results showed that LRH-1f/cre+ mice exhibited increased indicated by higher liver weight, neutral fat, and total cholesterol levels. Measurement of serum liver damage and acetaldehyde levels increased in LRH-1f/cre+ mice fed an ethanol diet. To explore LRH-1 target in ethanol metabolism, RNA-Sequencing analysis was conducted. The results showed that Aldehyde dehydrogenase 1B1 (ALDH1B1) was related to ethanol metabolism. When LRH-1 was deficient, ethanol metabolism genes exhibited a significant decrease in ALDH1B1 expression. Additionally, LRH-1 overexpression in HepG2 cells resulted in increased ALDH1B1 expression, and ChIP-Sequencing data confirmed the binding peaks of LRH-1 in the ALDH1B1 promoter. In conclusion, this study confirms that depletion of LRH-1 leads to decreased expression of ALDH1B1, resulting in the accumulation of acetaldehyde and accelerated intrahepatic fat accumulation.

에탄올이 유입되면 간에서 다양한 효소 활성에 의해 해독작용을 거친다. 그 중 알데하이드 탈수소효소가 제대로 작용하지 않으면 간 세포에서 독성물질인 아세트알데하이드의 지속적인 축적으로 인해 악화되어 알코올성 지방간염에서 더 나아가 간암까지 진행될 수 있다. 이전 연구에서 에탄올의 과도한 섭취에 의해 지질축적이 간 조직에서 일어남을 확인하였다. 간 수용체 동족체–1(liver receptor homolog-1, LRH-1)은 핵 수용체 NR5A 구성원으로 간, 장 및 췌장 등에서 발현된다. LRH-1은 지질, 담즙산 및 포도당 대사에 관여하는 조절인자이지만 에탄올 대사에서의 역할은 명확하지 않다. 따라서 이번 연구는 에탄올에 의한 지질축적과 LRH-1의 관계성을 확인해 보고자 하였다. 먼저 간의 에탄올 대사에서 LRH-1의 기능을 밝히기 위해 LRH-1f/f 및 간 특이적 LRH-1f/cre+ 마우스에 3주간 에탄올 액상 식이를 진행하여 분석해 본 결과, LRH-1f/cre+ 마우스에서 간 내 지질 축적이 되었고, 간 무게, 중성지방 및 총 콜레스테롤 함량이 증가한 것을 볼 수 있었다. 혈청으로 간 손상도 및 아세트알데하이드 함량을 측정해 본 결과 또한 에탄올 함유 식이를 한 LRH-1f/cre+ 마우스에서 높은 수치를 보였다. 에탄올 대사에서 LRH-1의 표적인자를 탐색하기 위해 RNA-Sequencings 분석을 하였다. 그 결과, 대조군과 에탄올군에서 알데하이드 탈수소효소 1B1(aldehyde dehydrogenase 1B1, ALDH1B1)이 에탄올 대사에 유의성을 가지고 있으며, 이와 관련된 유전자가 지방산 대사 및 간질환에 연관이 있음을 확인하였다. 이를 검증하기 위해 에탄올 대사 관련 유전자의 발현을 살펴본 결과, LRH-1이 결핍되었을 때 ALDH1B1의 mRNA 및 단백질 발현이 확연하게 감소하는 것을 확인하였다. 그리고 ALDH1B1이 LRH-1의 표적인자인지 확인하기 위해 HepG2 세포에 LRH-1을 과발현한 결과, ALDH1B1의 발현이 증가하였으며, ChIP-Sequencing 자료를 통해 ALDH1B1 프로모터 영역에서 LRH-1 결합 부위 피크를 확인하였다. 결론적으로 이 연구를 통하여 LRH-1 결핍되면 ALDH1B1 발현이 감소하여 아세트알데하이드가 축적되고 간 내 중성지방 축적이 가속화됨을 확인하였다.