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小時候肝作業,長大了肝游戲,現在肝KPI……可稱之為“人類血條”的肝臟不僅是代謝樞紐,還是解毒中心,英文名還是Liver!由此種種可見,肝臟對全身健康來說有多重要了。
肝臟很強大但也很脆弱,容易受到壓力和衰老的破壞,一旦承受不住,就有可能堆積脂肪,y癥、纖維化也會接踵而至。而脂肪肝的出現,或許就意味著身體已經出現了代謝方面的問題甚至是j病,可以當成代謝健康的“初級警報”了。
近期,同濟大學研究團隊在《Signal Transduction and Targeted Therapy》期刊上發表了一項重磅成果[1]。他們找到了肝臟中一個集y癥、代謝紊亂、脂肪肝、衰老于一體的關鍵樞紐,并從近8萬種化合物中,篩出了一種藏身于紅茶的活性成分,能夠精準改善肝臟的代謝問題!
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那么,這個樞紐到底是什么?紅茶活性物質的效果又如何呢?要搞清楚這些,我們得先從肝臟里的免疫細胞們說起。
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健康的肝臟中,巨噬細胞履行著吞噬病菌、清理代謝垃圾的本職工作。然而,長期的高糖高脂飲食會使巨噬細胞陷入過勞狀態。那么,這些過勞的巨噬細胞到底發生了什么變化?
研究者認真分析了脂肪肝患者的肝臟切片與其他數據,發現了關鍵:患者的肝臟巨噬細胞、單核細胞里,有種叫做Mas的蛋白,比健康人高出一大截。而且Mas越高,肝臟的脂肪堆積、y癥和細胞損傷就越嚴重
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圖注:Mas在MASLD患者肝臟中顯著增加,且富集于單核/巨噬細胞中,表達水平與脂肪肝病情評分(NAS)、肝損傷指標(ALT)及y癥因子的嚴重程度正相關
Mas蛋白,恰恰是一種參與自噬和脂質代謝的“信號接收”蛋白。早有研究發現,健康肝臟中的Mas蛋白能夠識別、激活相關通路,發揮促進自噬、調節脂質代謝、減少y癥和纖維化的作用[2]。
駐扎在負責免疫y癥的巨噬細胞中、參與脂質代謝、在患者肝臟中高表達……這很難讓人不懷疑Mas蛋白與脂肪肝的關系~
為了驗證Mas蛋白的具體作用,研究者培育了巨噬細胞不表達Mas基因的特制小鼠,并對其投喂了16周的高脂食物。
結果,對比普通小鼠的滿肚子油,巨噬細胞缺失Mas的小鼠不僅體重更輕、肝臟脂肪囤積更少,肝損傷指標(ALT/AST)和血液中的促炎因子(TNF-α、IL-6、IL-1β等)也出現了大幅下降
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圖注:敲除Mas1基因后,高脂飲食誘導的小鼠肝臟脂質沉積顯著減輕,血清促炎因子(IL-6、IL-1β、TNF-α)水平大幅下降
并且,肝臟中的致病巨噬細胞也大幅減少,脂肪酸合成基因表達下降、脂肪氧化相關的基因上調。
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圖注:代表脂肪合成的Fasn和SCD1蛋白減少,代表脂肪氧化的CPT1A和PPARα蛋白條帶變深;肝臟中高表達Ly6C的致病巨噬細胞比例大幅減少
總之,在負責免疫部分的巨噬細胞身上,Mas蛋白缺失,的的確確改善了肝臟的代謝。那么,免疫細胞的變化是怎么做到改變代謝的呢?
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“代謝不好”這個頗為宏觀的事情,如果落到微觀層面,其實是每個細胞內部的物質代謝發生了紊亂。而免疫細胞自己的“代謝健康”,關乎細胞自己的功能和壽命,也會影響整個器官。
研究者把肝臟中全部的巨噬細胞提取出來,檢測了它們的代謝情況。果然,脂肪肝中的巨噬細胞為了應對持續的壓力,已經開始了“報復性代謝”。
一般來說,健康細胞的代謝大多靠氧化磷酸化。簡單來說,就是消耗大量氧氣,讓葡萄糖在線粒體里充分燃燒,產能極高。
但脂肪肝中,巨噬細胞卻一直處于依賴糖酵解過程的“應急模式”:即便氧氣充足,葡萄糖也被優先轉化為大量的乳酸堆積在細胞中。這恰恰是脂肪肝中細胞的一個典型特征,甚至與惡性腫瘤中的能量代謝方式如出一轍。
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圖注:脂肪肝的巨噬細胞糖酵解活躍(ECAR顯著升高),導致細胞內外乳酸大量堆積
這讓研究者懷疑,Mas受體可能是通過改變了巨噬細胞的“進食方式”,從而加速y癥、損害肝臟代謝,進一步加速衰老
事實的確如此。異常的糖代謝直接誘發了細胞的衰老。這群巨噬細胞大量產乳酸的同時,衰老標志物隨之升高。而一旦敲除Mas基因,這種病態代謝便會停止,衰老標志物也下降了近50%。
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圖注:敲除Mas基因可有效抑制巨噬細胞的炎性衰老進程,經典衰老標志物(P53/P21/P16)的表達水平及SA-β-gal陽性細胞數量均下降近50%
也就是說,Mas蛋白的確就是那個讓巨噬細胞的代謝走向歧途、誘發y癥衰老、脂肪肝等的機制“樞紐”。
那么問題來了,巨噬細胞有許多功能不同的亞群,Mas到底操控了其中哪些細胞?又是通過哪些因子做到的?
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研究者將肝臟里的免疫細胞細分、查找,最終鎖定了一小撮帶有FN1?CCR2?標記的細胞。這群細胞在脂肪肝中代謝異常活躍,也是衰老和y癥的重災區。而敲除Mas蛋白的表達后,它們的數量很明顯地變少了。
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圖注:高表達FN1?CCR2?的單核細胞亞群。在脂肪肝中有極高的糖酵解、y性衰老活性,而髓系特異性敲除Mas基因顯著縮減了這些細胞群的數量
他們進一步發現,在這些細胞中,Mas會直接和糖酵解關鍵酶PKM2牢牢地結合,并把PKM2拽進細胞核;而PKM2進核后,就會將乳酸直接“貼”在控制基因表達的轉錄因子Spi1上;乳酸化的Spi1會激活、啟動各種促衰和y癥基因的表達
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而在不表達Mas的巨噬細胞中,如果人為增加細胞核中PKM2的含量,細胞的y癥因子依然會分泌,衰老標志物也會增加。
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圖注:強行轉入PKM2(PKM2 OE)后,細胞又出現了衰老和損傷
所以,從接受外部的各種刺激,到改變細胞內部的代謝方向,再到誘發y癥和衰老,Mas蛋白始終站在樞紐的位置,它帶著糖酵解酶PKM2跨過細胞膜、進入細胞核,一步步引燃了衰老的程序。
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既然探明了“Mas-PKM2-乳酸化”是導致肝臟衰老的關鍵通路,如何阻斷它便成了攻關重點。研究者通過計算機虛擬篩選,從77900個化合物中鎖定了一種來自于紅茶的活性成分——茶黃素-3,3'-二沒食子酸酯(TFDG)
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圖注:化合物篩選工作流程示意圖;TFDG與Mas的分子對接
TFDG是紅茶在發酵過程中產生的天然多酚類抗氧化劑,是茶黃素類物質抗氧化活性最強的成分之一。它不僅能讓茶湯呈現漂亮的橙紅色和獨特的醇厚風味,還是紅茶保健功能的核心活性物質,具有抗炎、抗菌、抗腫瘤、保護骨骼及代謝調節等多種活性[3]。
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研究者發現,TFDG能與Mas蛋白直接結合,阻斷Mas與PKM2的互作,減少乳酸產生,也減少了代表DNA損傷的γ-H2AX。整條“Mas激活、PKM2進核、乳酸堆積、y癥衰老”的促y促衰途徑,被TFDG從源頭切斷。
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圖注:TFDG能夠有效阻斷Mas-PKM2,降低巨噬細胞內的DNA損傷標志物(γ-H2AX)水平
效果雖好,但遺憾的是TFDG存在一個致命缺點:口服吸收率極差,吃進去的TFDG大部分會直接穿腸而過,根本進不到血液中,自然也起不了什么效果。
見招拆招,為了解決遞送難題,研究者開發了一種仿生納米遞送系統:將TFDG裝入納米顆粒,并在其表面裹上一層巨噬細胞的細胞膜。如此一來,就能讓TFDG精準地被肝臟里發炎的巨噬細胞當成“自己人”吞進細胞,也不會被免疫系統快速清除。
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圖注:MM@NP-TFDG納米粒子合成示意圖與透射電子顯微圖像
之后,研究者又給高脂飲食誘導的脂肪肝小鼠注射了MM@NP-TFDG,也就是“巨噬細胞膜包裹的TFDG納米顆粒”(下文簡稱TFDG靶向納米顆粒),結果,小鼠肝臟里的脂肪空泡明顯減少,脂肪堆積情況也大幅減輕。并且,肝損傷標志轉氨酶也大幅下降
不僅如此,肝臟里Mas蛋白和核內PKM2的水平雙雙下降,Spi1的乳酸化修飾減少,下游那些y癥因子(TNF-α、IL-6等)也顯著減少,就連衰老標志物p16、p21也減少了接近一半。
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圖注:TFDG靶向納米顆粒在小鼠體內清除肝臟頑固脂肪,各項衰老與y癥指標降低
另外,TFDG靶向納米顆粒僅在肝臟的巨噬細胞里聚集,也沒有引起明顯的毒副作用,可謂安全有效、指哪打哪~
總而言之,這個從紅茶中提取、加工而來的TFDG靶向納米顆粒,確實從源頭上壓制住了Mas這個代謝、y癥衰老的樞紐,大幅緩解了肝臟因巨噬細胞衰老而帶來的代謝問題~
目前,TFDG的這項研究暫時在動物實驗階段,距離人體臨床應用還有很長的一段路要走。至于靠喝紅茶來精準打擊肝臟里的Mas蛋白呢?可以說是杯水車薪。
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且不說TFDG在紅茶中含量很低,大約只占干茶重量的0.5%到2%,而且,口服的TFDG絕大部分會直接排出,根本進不了血液,顯然是不太現實……
但話說又回來,紅茶里還有各種各樣的好成分,比如茶黃素、茶多酚、各種黃酮類物質,對心血管、血糖、腸道菌群都有溫和的好處,經常喝喝紅茶也是好處多多的,不是嘛~
[本文標題為《Myeloid Mas drives pyruvate kinase M2-mediated Spi1 lactylation to fuel inflammatory senescence in MASLD》,發表在期刊《Signal Transduction and Targeted Therapy》上。本文通訊作者為楊長青、李婧。這項工作得到了國家自然科學基金(項目號:U22A20275、82370627、82300702)、上海市科委自然科學基金(項目號:23ZR1457900)、上海市衛健委臨床研究項目(項目號:202340185)以及中國博士后科學基金(項目號:2023M732649)等項目的支持。]
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