Nature Communications: 肝脂肪吞噬通过细胞外脂肪分泌改善非酒精性脂肪性肝炎

导读

非酒精性脂肪性肝炎(NASH)是一种进行性疾病，伴有异常的脂肪堆积和随后的炎症和促纤维化反应。由于游离脂肪酸的毒性，通过增加细胞质脂肪分解来降低血脂的治疗努力不幸地加重了肝炎。另一种方法可以是通过自噬处理来降低脂质，即脂噬作用。我们设计了一种合成的接头蛋白来诱导脂噬作用，将脂滴靶向信号与优化的LC3相互作用结构域结合在一起。体内激活肝细胞脂噬作用可显著减轻饮食诱导的小鼠NASH模型中的脂肪变性和肝炎。从机制上讲，激活的脂噬作用促进了肝细胞的脂类排泄，从而抑制了有害的非酯化脂肪酸在细胞内的积累。一种高含量的化合物筛选确定alpelisib和地高辛，临床批准的化合物，作为有效的吞脂性激活剂。体内给予alpelisib或地高辛强烈抑制向脂肪性肝炎的转变。因此，这些数据表明吞脂术是预防NASH进展的一种很有前途的治疗方法。

论文ID

题目：Liver lipophagy ameliorates nonalcoholic steatohepatitis through extracellular lipid secretion译名：肝脂肪吞噬通过细胞外脂肪分泌改善非酒精性脂肪性肝炎

期刊：Nature Communications                                   

IF：16.6

发表时间：2023.7.13

通讯作者单位:日本京都府立医科大学

DOI号：https://doi.org/10.1038/s41467-023-39404-6

主要内容

生活方式的改变导致非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)在全球范围内增加，目前估计患病率约为25%。20%至30%的非酒精性脂肪性肝炎(NASH)患者进展为非酒精性脂肪性肝炎(NASH)，进而可进展为肝硬变，最终发展为肝细胞癌。NASH已成为美国肝功能衰竭的主要原因。NASH的发病机制复杂，涉及多个打击。过多的脂肪堆积和异常的脂肪酸代谢会产生活性氧和内质网应激。炎症细胞的渗透和随后的纤维化反应推动NASH进展，并导致死亡率增加。循环中的炎性单核细胞通过趋化因子受体招募并分化为肝巨噬细胞，随后激活肝星状细胞(HSCs)并在肝脏积聚细胞外基质。尽管NAFLD的发病率和临床重要性很高，但目前还没有批准的药物来治疗NAFLD/NASH。

研究者表明，肝脏ld可以通过脂质吞噬安全有效地消除，脂质通过线粒体FAO将脂质转化为肝外分泌而不是分解代谢，并且在没有炎症或纤维化肝损伤的情况下改善脂肪变性。更广泛地说，合成脂噬适配蛋白由融合到优化的LIR的LD定位序列组成，能够选择性地分析LD自噬，而不是批量自噬。

诱导脂吞噬作用的合成接头蛋白

非酒精性脂肪性肝病开始于肝脏中过多的脂肪堆积，在某些情况下，发展为NASH和肝硬变。肝骨病主要由营养过剩、肥胖和胰岛素抵抗引起。其他机制随后导致肝损伤，包括氧化应激、内质网应激、线粒体功能障碍以及免疫学变化。NAFLD/NASH的复杂发病机制强调了在疾病的初始阶段进行干预的潜在好处，即脂质堆积。脂肪堆积反映了脂肪生成和脂肪分解之间的失衡。抑制脂肪生成可以在不增加炎症和纤维化反应的情况下减少脂肪变性，例如，在缺乏肝脏二酰甘油酰基转移酶2(DGAT2)的小鼠中可以看到。相反，细胞质脂肪分解也减少脂肪变性；然而，在这种情况下，细胞质非酯化脂肪酸的产生导致肝脏炎症和全身性胰岛素抵抗。相反，本研究表明，自噬和溶酶体中LDS的脂解通过脂噬作用将脂质安全地处置到肝脏外部，并保护其免受脂毒性。

之前促进肝脏脂噬的努力包括操纵大量自噬。然而，LD自噬只占总自噬的一小部分，即使在饥饿的最大刺激下也是如此。我们的研究首次专门研究了脂噬作用对NAFLD/NASH病理的影响。为了诱导选择性自噬，我们产生了一个由LD靶向序列和自噬小体招募结构域组成的适配蛋白。以前报道过使用p62、AMBRA1或小分子化合物作为LIR来实现选择性自噬的类似接头方法。我们使用了OPTN，我们发现OPTN对自噬体有更强的亲和力，并另外引入突变来增强对LC3的亲和力。此外，OPTN被修剪到所需的最小序列，以避免其他蛋白质-蛋白质相互作用所介导的意想不到的效果，就像常见的LC3受体一样。因此，我们新设计的LIR很短，具有强大的自噬体募集能力，并且具有最小的其他影响风险。我们的优化方法可以扩展到其他具有适当靶向结构域的选择性自噬，包括丝裂原吞噬和附着性吞噬。

吞脂剂改善了CDAHFD喂养的小鼠的非酒精性脂肪性肝炎

自噬的典型命运是由溶酶体酶降解货物。或者，自噬也可以通过自噬小体或自溶酶小体的胞吐而产生一种分泌的命运。这一命运决定背后的机制在很大程度上仍不清楚。最近的研究表明，自噬小体来源的囊泡主要含有RNA结合蛋白，这些蛋白通过与LC3等相互作用来控制其分泌。在脂噬的情况下，我们发现培养上清液中的脂类含量发生了显著的变化，但分离的EV中的脂类含量没有显著变化，这可能来自晚期内噬体和自噬小体，提示了另一种脂类胞吞作用的途径。通过抑制自噬小体和溶酶体的融合，脂噬介导的脂肪变性的改善被取消，溶酶体蛋白LAMP1的细胞表面表达被脂噬作为溶酶体胞吐的共同标志而上调。这些结果共同表明，溶酶体的胞吐作用，而不是分泌性自噬，负责脂噬介导的脂类分泌。

溶酶体分泌包括溶酶体从核周区向细胞表面的迁移以及与细胞膜的融合。它在骨吸收、抗原提呈和细胞膜修复中发挥重要作用。溶酶体与细胞膜的融合是由钙信号介导的。溶酶体储存钙离子的浓度与内质网(ER)的浓度相似。L和S体内的钙离子通过TRPML1Ca~(2+)通道释放，分泌的Ca~(2+)被细胞膜相关的SYT7感知，从而激活SNARE复合体，促进溶酶体和质膜的脂双层融合。饥饿诱导trpml1介导的Ca2+外排，可能是通过mTOR抑制，最近的一项研究报道，饥饿介导的ld自噬通过溶酶体胞吐分泌脂肪酸，这需要TG的脂肪分解来激活胞吐。然而，在我们的研究中，脂噬作用并没有伴随着mTOR抑制；我们的钙离子检测表明，脂肪酸没有改变钙动力学；脂肪货物在没有脂肪酶介导的分解代谢的情况下被输出为非酯化脂肪酸；溶酶体胞吐不被选择性地自噬激活，尽管它含有大量的脂肪酸。因此，甘油三酯，而不是脂肪酸，可能参与了溶酶体的脱酸和随后的TRPML1介导的钙外流和将溶酶体转变为胞吞作用。一种可能性是，装载过多的货物会干扰质子泵或离子通道的运输，但具体的脱酸机理需要进一步研究。

噬脂体预防高脂饲料喂养小鼠的肝骨病

总结

最后，我们注意到，如果肝脏脂噬的激活促进了脂质的分泌，可能会引起对异位脂质堆积和脂毒性的关注。然而，我们没有观察到白色脂肪组织的肥大和骨骼肌和肾脏中的脂肪积聚。同样，在CDAHFD的动物中，血糖和胰岛素谱在肝脏吞噬功能激活时没有显著差异。

原文链接

https://doi.org/10.1038/s41467-023-39404-6

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