イソニアジド誘発性肝障害におけるサイクリンG1、CAT-1、STAT3標的遺伝子の制御におけるMicroRNA-122、-125b、-106bのメチル化の関与

Involvement of methylation of MicroRNA-122, -125b and -106b in regulation of Cyclin G1, CAT-1 and STAT3 target genes in isoniazid-induced liver injury.

• Yuhong Li
• Qi Ren
• Lingyan Zhu
• Yingshu Li
• Jinfeng Li
• Yiyang Zhang
• Guoying Zheng
• Tiesheng Han
• Shufeng Sun
• Fumin Feng

抄録

背景:

本研究では、イソニアジド（INH）誘発性肝障害におけるマイクロRNA（miR）-122、miR-125b、miR-106b遺伝子の発現制御と標的遺伝子の発現におけるメチル化の役割を評価することを目的とした。

BACKGROUND: This investigation aimed to evaluate the role of methylation in the regulation of microRNA (miR)-122, miR-125b and miR-106b gene expression and the expression of their target genes during isoniazid (INH)-induced liver injury.

方法:

ラットにＩＮＨ５０ｍｇｋｇ-ｄを１日１回、３、７、１０、１４、２１、２８日間投与し、生け贄とした。血液と肝臓のサンプルを得た。

METHODS: Rats were given INH 50 mg kg·d once per day for 3, 7, 10, 14, 21 and 28 days and were sacrificed. Samples of blood and liver were obtained.

結果:

肝臓におけるmiR-122、miR-125b、miR-106bのメチル化と発現レベル、およびそれらの潜在的な遺伝子標的を解析した。肝組織病理、組織学的スコア、アラニンアミノトランスフェラーゼ（ALT）とアスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ（AST）活性が変化し、肝障害の発生を示唆した。肝臓におけるmiR-122、miR-125bおよびmiR-106b遺伝子の相対的な発現量は、INH投与後に減少し、肝臓病理学的スコアおよび血清ASTおよびALT活性と相関しており、miR-122、miR-125bおよびmiR-106bがINH誘発性肝障害と関連していることが示唆された。肝臓におけるメチル化されたmiR-122、miR-125b、miR-106bの量は、INH投与後に増加し、それらの発現量と相関しており、miRNA遺伝子の発現調節におけるメチル化の役割が示唆された。また、細胞周期タンパク質G1（Cyclin G1）とカチオン性アミノ酸トランスポーター1（CAT-1）の2つのmiR-122遺伝子標的もmRNAおよびタンパク質レベルで増加しており、miR-122の低レベル化がCyclin G1およびCAT-1のアップレギュレーションに寄与しており、INH誘発性肝障害に関与している可能性が示唆された。Signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3)はmiR-125bおよびmiR-106bの共通の標的遺伝子であり、その発現レベルはINH投与後にmRNAおよびタンパク質の発現レベルが増加した。また、リン酸化された(p)-STAT3のタンパク質発現や、p-STAT3によって制御されるRAR関連オーファン受容体γ(RORγt)のmRNA発現も増加した。一方、RORγtで制御されるインターロイキン（IL）-17のmRNAおよびタンパク質発現、IL-17で制御されるCXCL1およびMIP-2のmRNAおよびタンパク質発現は、INH投与後に増加した。以上の結果から、INH誘発肝障害時の炎症性因子の分泌を刺激するSTAT3のアップレギュレーションには、肝内miR-125bおよびmiR-106bのレベルの低下が寄与していることが明らかになりました。

RESULTS: We analysed the methylation and expression levels of miR-122, miR-125b and miR-106b and their potential gene targets in livers. Liver tissue pathologies, histological scores and alanine aminotransferase (ALT) and aspartate aminotransferase (AST) activities changed, indicating the occurrence of liver injury. Relative expression levels of miR-122, miR-125b and miR-106b genes in the liver decreased after INH administration and correlated with the scores of liver pathology and serum AST and ALT activities, suggesting that miR-122, miR-125b and miR-106b are associated with INH-induced liver injury. The amount of methylated miR-122, miR-125b and miR-106b in the liver increased after INH administration and correlated with their expression levels, suggesting the role of methylation in regulating miRNA gene expression. Two miR-122 gene targets, cell cycle protein G1 (Cyclin G1) and cationic amino acid transporter-1 (CAT-1), also increased at the mRNA and protein levels, which suggests that lower levels of miR-122 contribute to the upregulation of Cyclin G1 and CAT-1 and might play a role in INH-induced liver injury. Signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3) was a common target gene of miR-125b and miR-106b, and its expression levels of mRNA and protein increased after INH administration. The protein expression of phosphorylated (p)-STAT3 and the mRNA expression of RAR-related orphan receptor gamma (RORγt) regulated by p-STAT3 also increased. Meanwhile, the mRNA and protein expression of interleukin (IL)-17 regulated by RORγt, and the mRNA and protein expression of CXCL1 and MIP-2 regulated by IL-17 increased after INH administration. These results demonstrate that lower levels of hepatic miR-125b and miR-106b contribute to the upregulation of STAT3 in stimulating the secretion of inflammatory factors during INH-induced liver injury.

結論:

これらの結果から、DNAメチル化がmiRNA遺伝子（miR-122, miR-125b, miR-106b）の発現を制御し、それらの遺伝子標的（Cyclin G1, CAT-1, STAT3）の発現に影響を与え、INH誘導性肝障害の過程に関与している可能性が示唆された。

CONCLUSIONS: Our results suggested that DNA methylation probably regulates the expression of miRNA genes (miR-122, miR-125b, and miR-106b), affecting the expression of their gene targets (Cyclin G1, CAT-1, and STAT3) and participating in the process of INH-induced liver injury.