打开网易新闻 查看精彩图片

2026年6月19日,空军军医大学西京医院肝胆外科王琳、段娟丽、何菲教授团队,联合空军军医大学肿瘤生物学国家重点实验室、航空航天医学系及唐都医院等单位,在Science Advances中科院1区,TOP,IF=13.9)在线发表题为“Liver endothelial zonation orchestrates hepatic steatosis onset through retinoic acid–regulated FGF1”的研究论文。该文于2025年10月28日投稿,2026年5月6日接收。

Science Advances通常被称为《Science》的子刊或姊妹刊,是美国科学促进会(AAAS)推出的综合性开放获取期刊。它延续了《Science》对研究创新性和广泛科学影响力的重视,覆盖生命科学、医学、材料、化学、物理及工程等领域。虽然国内常称其为“Science 子刊”,但它具有独立的编辑和审稿体系。(年发文量 3092 篇,版面费33425 元

Advanced Science属于 Wiley 的Advanced 系列期刊群,与《Advanced Materials》等期刊同属一个出版品牌。国内有时将其笼统称为“Advanced Materials 子刊”或“AM 系列子刊”,但严格来说,它并不是《Advanced Materials》直接派生的子刊,而是 Advanced 期刊矩阵中的独立综合性开放获取旗舰期刊,主要发表材料、生命医学、化学、物理和工程等领域的高水平交叉研究。(年发文量 4945 篇,版面费45445 元

概括来说,Science Advances 更接近《Science》体系下的综合性开放获取子刊;Advanced Science 则是 Wiley Advanced 期刊群中的综合性旗舰刊,而不是传统意义上的单一母刊子刊。

打开网易新闻 查看精彩图片

代谢功能障碍相关脂肪性肝病(metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease,MASLD)的早期核心变化是肝细胞脂质积聚,但这些脂质最初在肝小叶的哪个区域出现、肝窦内皮细胞(liver sinusoidal endothelial cells,LSECs)的空间分区是否参与这一过程,长期以来尚不清楚。

研究团队通过小鼠高脂饮食模型、衰老和久坐模型、人肝组织样本、单细胞及单核RNA测序、空间转录组学、内皮细胞特异性基因敲除、细胞移植、重组蛋白干预及美国国家健康与营养调查(NHANES)数据分析,系统描绘了MASLD早期脂质沉积的空间起点及其内皮调控机制。

研究发现,早期肝脂质沉积主要从肝小叶中央静脉周围区(pericentral zone,PC)开始。中央静脉周围LSEC表达较高水平的c-Kit,并通过维持核受体视黄醇X受体γ(retinoid X receptor gamma,RXRG)促进成纤维细胞生长因子1(fibroblast growth factor 1,FGF1)的转录和分泌。LSEC来源的FGF1进一步作用于肝细胞中的成纤维细胞生长因子受体4(FGFR4),抑制脂质从头合成和脂质摄取,从而限制肝细胞脂质积聚。

在MASLD状态下,c-Kit、RXRG和FGF1信号均受到抑制,内皮细胞原有的抗脂肪变保护作用减弱。内皮细胞特异性敲除c-Kit或FGF1会加重小鼠肝脂肪变、炎症和纤维化,而补充c-Kit阳性LSEC或重组FGF1则可改善相关表型。

研究还发现,维生素A的活性代谢物视黄酸(retinoic acid,RA)可激活RXRG并提高LSEC中FGF1的表达,减轻高脂饮食小鼠的肝脂肪变。NHANES横断面数据进一步显示,膳食维生素A总摄入量和维生素A原摄入量与MASLD风险呈负相关。不过,这一人群结果属于观察性关联,尚不能证明补充维生素A可以预防或治疗MASLD,也不能据此提出面向患者的自行补充建议。

获取原文PDF文件,请关注本公众号,并在后台私信留言20260804”,可自助获取!!!

或请关注本公众号代谢与整合生物学”,然后点击下方链接,自动跳转下载页面:

代谢与整合生物学微信公众号_20260804.pdf

摘 要

肝窦内皮细胞(liver sinusoidal endothelial cells,LSECs)的空间分区在代谢功能障碍相关脂肪性肝病(metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease,MASLD)发生发展中的作用仍未明确。

本研究发现,在MASLD早期,脂质选择性沉积于肝小叶中央静脉周围区。多组学分析进一步证实,中央静脉周围区的肝细胞和LSECs均具有增强的脂质代谢特征。

机制研究显示,中央静脉周围LSEC标志物c-Kit可通过核受体视黄醇X受体γ(retinoid X receptor gamma,RXRG)促进成纤维细胞生长因子1(fibroblast growth factor 1,FGF1)的转录。LSEC来源的FGF1进一步通过成纤维细胞生长因子受体4(FGFR4)信号,抑制肝细胞脂质积聚。

视黄酸是RXRG的内源性配体,也是维生素A的活性代谢物。研究发现,视黄酸能够再现FGF1的抗肝脂肪变作用。人群数据还显示,膳食维生素A摄入量与MASLD严重程度呈负相关,提示维生素A相关代谢通路可能具有早期干预潜力。

01

研究背景及科学问题

代谢功能障碍相关脂肪性肝病已成为全球最常见的慢性肝脏疾病,约影响30%~40%的成年人。尽管其疾病负担持续上升,但由于MASLD的发病机制具有明显异质性,涉及脂毒性、胰岛素抵抗、氧化应激、免疫炎症通路及肝外因素之间的复杂相互作用,其治疗仍面临较大挑战。

因此,阐明MASLD早期脂质沉积机制,并在疾病初始阶段阻断脂质积聚,可能有助于防止疾病进一步进展。

来源于肝小叶门管区(periportal zone,PP)和中央静脉周围区的肝细胞具有不同的基因表达和代谢特征,这种现象被称为肝脏分区(liver zonation)。氧浓度梯度、Wnt/β-catenin信号、R-spondin蛋白以及E3泛素连接酶ZNRF3和RNF43等,均参与肝脏分区的维持。

肝脏再生、毒物暴露及自身免疫性肝炎等病理过程均表现出区域性差异,但肝脏分区在MASLD进展中的作用仍未得到充分阐明。已有临床和临床前研究提示,脂质沉积可能更集中于中央静脉周围区,MASLD还可引起肝脏区域代谢程序的重塑。近期研究进一步揭示了胰岛素对脂质代谢的空间调控,提示肝脂肪变可能从特定肝小叶区域开始。

肝窦内皮细胞是一类高度特化的内皮细胞,通过空间分区参与肝脏稳态维持。既往研究利用配对细胞测序建立了肝内皮细胞空间转录图谱,并根据c-Kit沿中央静脉至门静脉轴的表达梯度,将LSECs划分为不同亚群。

研究团队此前发现,中央静脉周围LSECs在支持肝细胞再生过程中发挥重要作用,年龄相关代谢紊乱也可重塑内皮细胞分区。这些发现提示,具有不同空间特征的LSEC亚群可能参与肝脏病理生理调控。考虑到LSECs会在肝脂肪变、炎症和纤维化进程中发生毛细血管化及功能障碍,本研究系统考察了LSEC空间分区对MASLD起始阶段的影响。

研究结果表明,MASLD早期的肝脂质积聚主要发生于中央静脉周围区。作为肝内皮细胞分区的重要调控分子,c-Kit具有抑制肝脂肪变的作用。

机制研究显示,中央静脉周围LSECs通过RXRG依赖的转录激活产生FGF1。作为RXR的内源性配体和维生素A的活性代谢物,视黄酸可增强LSEC来源的FGF1信号,从而减轻实验性MASLD。人群数据还显示,膳食维生素A摄入量与MASLD严重程度呈负相关,提示维持适宜的维生素A营养状态可能与MASLD早期风险降低有关。

02

重要发现及亮点

MASLD早期脂质沉积主要起始于中央静脉周围区

在高脂饮食(high-fat diet,HFD)诱导的MASLD小鼠模型中,苏木精-伊红(H&E)染色和油红O(Oil Red O,ORO)染色显示,与门管区相比,脂质优先沉积于中央静脉周围区。

这一空间分布特征在人MASLD肝组织中同样存在。轻度MASLD患者的脂质积聚主要集中于中央静脉周围区域。中央静脉周围肝细胞标志物谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase,GS)阳性区域与肝组织脂肪空泡高度共定位。

在接受分析的MASLD患者中,61.9%表现为区域性脂质沉积分布,33.3%表现为全小叶分布,4.8%表现为不规则分布。与全小叶脂肪变患者相比,区域性脂质沉积患者的脂肪变、疾病活动度及纤维化(steatosis, activity and fibrosis,SAF)评分和脂肪空泡面积均较低,提示中央静脉周围脂质沉积可能代表MASLD的较早阶段。

除高脂饮食外,久坐及衰老也可诱导中央静脉周围区脂质积聚。在7月龄、活动不足的小鼠及2岁老龄小鼠中,ORO染色和BODIPY/GS共染色均显示脂质主要聚集于中央静脉附近,且衰老可进一步加重这种区域性脂肪变。

纵向观察显示,高脂饮食8周时,中央静脉周围区已出现ORO阳性脂质灶;12周时,这些脂质灶逐渐融合并形成明显脂肪空泡;随着喂养时间延长,脂肪变逐渐向其他肝小叶区域扩展。

沿中央静脉至门静脉轴对肝小叶分层后发现,高脂饮食12周时,最靠近中央静脉的第1层脂肪空泡和ORO阳性面积最大。高脂饮食延长至24周后,脂质空间分布逐渐发生改变,并伴随MASLD活动度评分升高、肝功能损伤和炎症加重。

24周高脂饮食小鼠的血清ALT、AST、总胆红素和直接胆红素升高,白蛋白下降;肝组织TNF-α、IL-1β、IL-6、CCL2及CXCL10表达增加,F4/80和CD11b阳性巨噬细胞明显聚集。综合不同物种和模型的空间分析结果,中央静脉周围区是MASLD早期脂质沉积的主要起始部位。

打开网易新闻 查看精彩图片

图1:肝脂质的区域性沉积。(A)高脂饮食喂养12周的MASLD小鼠肝组织H&E和ORO染色代表性图像,图中标出了门静脉(PV)和中央静脉(CV);另见B、C、D、E、F和I。比例尺:左图100 μm,右图50 μm;n=6。(B)MASLD患者肝组织H&E染色代表性图像,比例尺=500 μm;n=21。(C)7月龄野生型小鼠肝切片H&E和ORO染色,比例尺=200 μm;n=6。(D)7月龄野生型小鼠肝切片BODIPY与GS免疫染色,比例尺=200 μm;n=6。(E)年轻小鼠(8周龄)和老龄小鼠(2岁)肝切片H&E和ORO染色,比例尺=200 μm;n=5~7。(F)MASLD患者和健康对照者肝切片GS免疫染色,比例尺=200 μm;n=6。(G)MASLD患者不同肝脂肪变分布模式的H&E染色代表性图像及其所占比例,比例尺=200 μm;n=1~13。(H)区域性分布和全小叶分布MASLD患者的肝脏SAF评分;n=7~13。(I)普通饲料组及高脂饮食喂养8、12、16和24周小鼠的肝切片H&E、ORO和GS免疫染色,比例尺=200 μm;n=6。(J)肝小叶空间分区示意图。(K)高脂饮食喂养12周和24周的MASLD小鼠中,不同肝小叶层次的脂肪空泡面积比例;n=6。(L)高脂饮食喂养12周和24周的MASLD小鼠中,不同肝小叶层次的ORO阳性面积比例;n=6。数据以均值±标准差表示。采用双样本t检验,****P<0.0001。W,周。

MASLD重塑肝细胞的区域代谢程序

为明确不同肝小叶区域处理脂质的分子基础,研究团队首先对普通饲料小鼠的肝细胞开展单核RNA测序(single-nucleus RNA sequencing,snRNA-seq)。

根据已知的中央静脉周围和门管区肝细胞标志物进行分群后发现,中央静脉周围肝细胞中的脂肪酸代谢程序更为活跃,提示该区域可能在生理状态下就具有更强的脂质处理能力,也更容易在营养过剩时发生脂质沉积。

空间转录组学结果证实,不同肝细胞亚群按照其与肝血管的距离呈区域性分布。MASLD发生后,中央静脉周围标志基因逐渐上调并向门管区扩展,门管区标志基因则下降,表明肝细胞的正常空间代谢分区被重塑。

基因集富集分析显示,无论普通饮食还是高脂饮食条件下,脂肪酸代谢均是中央静脉周围肝细胞的固有富集特征。但在正常小鼠中,脂肪酸β氧化和长链脂肪酸生物合成也富集于部分门管区细胞;高脂饮食则破坏了这种区域性代谢分工。

普通饮食小鼠的门管区肝细胞主要富集葡萄糖代谢、三羧酸循环和炎症反应相关基因;高脂饮食后,门管区肝细胞进一步富集氧化磷酸化、糖酵解/糖异生及炎症相关通路。细胞色素P450相关基因则主要富集于中央静脉周围肝细胞。上述结果表明,中央静脉周围肝细胞是MASLD代谢失调的重要早期靶细胞。

c-Kit标记并调控肝窦内皮细胞分区

除肝细胞外,LSECs也具有显著的空间基因表达差异。免疫荧光共染色显示,c-Kit主要表达于中央静脉周围LSECs,其表达水平沿中央静脉至门静脉方向逐渐下降。

既往配对细胞测序及基于流式细胞术的LSEC亚群分析同样显示,c-Kit沿肝小叶中央静脉—门静脉轴呈梯度分布。小鼠不同器官的内皮细胞图谱显示,内皮c-Kit表达主要集中于肝脏和肺组织。人肝组织中也可观察到相似的空间表达趋势。

对公开空间转录组数据重新分析后发现,c-Kit阳性位点与中央静脉周围标志物Cyp2e1高度重叠,而与门管区标志物Cyp2f2的重叠程度较低,进一步证实c-Kit可作为中央静脉周围LSEC的标志物。

研究团队使用c-Kit免疫磁珠分选出c-Kit阳性的中央静脉周围LSECs,其余c-Kit阴性细胞被定义为门管区LSECs。普通饮食条件下,两类LSECs的差异基因主要涉及发育和细胞功能维持;高脂饮食后,差异基因则更多富集于代谢通路。

基因集富集分析显示,在普通饮食条件下,脂肪酸代谢相关通路更多富集于c-Kit阴性门管区LSECs;高脂饮食后,这些通路转而富集于c-Kit阳性的中央静脉周围LSECs。高脂饮食还在c-Kit阳性LSECs中显著激活非酒精性脂肪性肝病相关通路,说明MASLD可引起明显的LSEC区域代谢重编程。

打开网易新闻 查看精彩图片

图2:c-Kit调控肝内皮细胞分区。(A)8周龄野生型小鼠肝切片中c-Kit和GS免疫染色,比例尺=200 μm;n=6。CV,中央静脉;PV,门静脉。(B)LSECs中c-Kit由CV至PV的表达变化,数据来自Halpern等发表的数据集。(C)LSECs中c-Kit由CV至PV的表达变化,数据来自Inverso等发表的数据集。(D)内皮细胞图谱数据库中小鼠不同器官内皮细胞的c-Kit表达。(E)正常人和MASLD患者肝切片中c-Kit和GS免疫染色,比例尺=200 μm;n=6。(F)LSECs中门管区和中央静脉周围标志基因由PV至CV的表达变化,数据来自Halpern等发表的数据集。(G)对GEO数据库GSE248077中正常小鼠肝脏空间转录组测序数据的c-Kit和Cyp2e1表达进行重新分析。(H)对GEO数据库GSE248077中正常小鼠肝脏空间转录组测序数据的c-Kit和Cyp2f2表达进行重新分析。(I)c-Kit阳性位点与Cyp2e1或Cyp2f2阳性位点重叠的比例。(J)普通饲料小鼠中分离的c-Kit阳性/阴性LSECs的GO和KEGG分析。(K)高脂饮食小鼠中分离的c-Kit阳性/阴性LSECs的GO和KEGG分析。(L)普通饲料小鼠c-Kit阳性/阴性LSECs中脂肪酸代谢相关通路的GSEA分析。(M)高脂饮食小鼠c-Kit阳性/阴性LSECs中脂肪酸代谢相关通路的GSEA分析。(N)普通饲料小鼠c-Kit阳性/阴性LSECs中非酒精性脂肪性肝病通路的GSEA分析。(O)高脂饮食小鼠c-Kit阳性/阴性LSECs中非酒精性脂肪性肝病通路的GSEA分析。DAPI,4′,6-二脒基-2-苯基吲哚;FDR,错误发现率。

中央静脉周围内皮细胞来源的c-Kit抑制肝脂肪变

为考察MASLD中内皮细胞空间分区的变化,研究比较了正常和MASLD小鼠LSECs中的中央静脉周围标志基因。结果显示,大部分标志基因在MASLD状态下均下调,其中c-Kit的下降尤为明显。

免疫荧光染色显示,随着高脂饮食时间延长,LSEC中的c-Kit表达逐渐降低,并在高脂饮食12周时出现显著下降。qPCR和Western blot进一步证实,MASLD小鼠LSECs中的c-Kit mRNA和蛋白水平均降低。

为验证内皮c-Kit是否具有保护作用,研究构建了内皮细胞特异性c-Kit敲除小鼠。与同窝对照小鼠相比,敲除内皮c-Kit会明显加重高脂饮食诱导的肝脂质沉积,但未改变脂质首先出现在中央静脉周围区的空间模式。

高脂饮食8周时,对照小鼠尚未出现明显脂肪空泡,而c-Kit敲除小鼠的中央静脉周围区已经出现早期脂肪空泡。高脂饮食延长至12周后,c-Kit敲除小鼠的NAS评分、ORO阳性面积及肝组织甘油三酯水平进一步升高,并伴随F4/80阳性炎症细胞增加、α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)阳性纤维化加重及血清ALT和AST升高。

为考察c-Kit阳性LSECs的干预潜力,研究团队从野生型小鼠中分离c-Kit阳性或阴性LSECs,并经尾静脉输入MASLD小鼠。与接受c-Kit阴性LSECs的小鼠相比,接受c-Kit阳性LSECs的小鼠肝脂质沉积、炎症及纤维化均明显减轻。

这些结果表明,高脂饮食可削弱c-Kit介导的内皮保护机制,而补充c-Kit阳性LSECs能够改善实验性MASLD的主要表型。

打开网易新闻 查看精彩图片

图3:中央静脉周围内皮细胞来源的c-Kit减轻肝脂肪变。(A)普通饮食和MASLD小鼠中央静脉周围LSEC标志基因热图。(B、C)对照小鼠及高脂饮食喂养4、8和12周的MASLD小鼠肝切片中c-Kit和GS免疫染色,以及c-Kit染色面积的定量分析,比例尺=200 μm;n=3~6。(D~F)对普通饲料或高脂饮食小鼠中分离的LSECs进行c-Kit qPCR、Western blot及灰度定量分析;n=3~4。(G~I)高脂饮食喂养8、10和12周的c-Kit敲除(KO)或c-Kit对照(CT)小鼠肝切片H&E和ORO染色,以及脂肪空泡和ORO染色面积定量分析,比例尺=200 μm;n=5。(J)不同肝小叶层次中脂肪空泡面积和ORO染色面积所占比例;n=5。(K~O)8周龄c-Kit KO和c-Kit CT小鼠接受高脂饮食12周。(K、L)肝切片F4/80和α-SMA免疫染色及定量分析,比例尺=200 μm;n=5。(M)MASLD严重程度及ORO染色定量分析;n=5。(N)肝组织总胆固醇(TC)和甘油三酯(TG)浓度;n=5。(O)血清ALT和AST水平;n=5。(P~R)小鼠接受高脂饮食10周,随后输入c-Kit阳性或阴性LSECs,并继续干预2周。(P)肝切片H&E、ORO、F4/80和α-SMA染色,比例尺=200 μm;n=5。(Q)采用NAS及ORO、F4/80和α-SMA染色面积,对MASLD严重程度、脂质沉积、炎症和纤维化进行定量;n=5。(R)肝组织TC和TG;n=5。数据以均值±标准差表示。*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001,****P<0.0001;ns表示差异无统计学意义。D、F、L~O、Q和R采用双样本t检验,C和I采用单因素方差分析。GAPDH,甘油醛-3-磷酸脱氢酶。

c-Kit阳性LSECs是肝脏FGF1的重要来源

研究推测,c-Kit阳性LSECs可能通过分泌特定蛋白发挥保护作用。将普通饮食小鼠c-Kit阳性/阴性LSEC RNA测序结果与小鼠分泌组基因进行交集分析后,共获得28个候选基因。

其中,FGF1沿肝小叶空间轴的表达模式与c-Kit高度一致。独立的内皮细胞空间转录数据同样显示,FGF1表达从中央静脉至门静脉方向逐渐下降。

单细胞RNA测序结果显示,与肝细胞、Kupffer细胞及其他肝脏细胞群相比,FGF1主要表达于LSECs。Western blot也证实,正常原代肝细胞中LSECs的FGF1蛋白水平相对较高。

在普通饮食小鼠中,c-Kit阳性LSECs的FGF1 mRNA、细胞内蛋白及培养液中分泌蛋白水平均高于c-Kit阴性LSECs。然而,在MASLD小鼠中,LSECs的FGF1表达显著下降,c-Kit阳性和阴性LSECs之间原有的FGF1表达差异也趋于消失。

上述结果表明,c-Kit阳性LSECs具有区域特异性的FGF1产生和分泌能力,而这一保护性分泌表型会在MASLD状态下受到破坏。

打开网易新闻 查看精彩图片

图4:c-Kit阳性LSECs富含FGF1。(A)采用qPCR检测他莫昔芬诱导后的c-Kit敲除效率;n=5~7。(B)采用Western blot检测他莫昔芬诱导后的c-Kit敲除效率;n=3。(C)采用Western blot检测他莫昔芬诱导并接受高脂饮食12周后的c-Kit敲除效率;n=4。(D)将c-Kit阳性LSECs高表达基因与小鼠分泌组基因取交集。(E)普通饮食小鼠c-Kit阳性/阴性LSEC RNA测序中候选基因的热图。(F)LSECs中FGF1由中央静脉至门静脉方向的表达变化。(G)另一独立数据集中LSECs中FGF1由中央静脉至门静脉方向的表达变化。(H)普通饮食小鼠肝脏单细胞RNA测序细胞聚类分析。(I)H中不同细胞类型的FGF1表达。(J、K)正常原代肝脏细胞中FGF1的Western blot和灰度定量分析;n=3。(L)正常小鼠c-Kit阳性/阴性LSECs中FGF1表达的qPCR分析;n=3。(M、N)正常小鼠c-Kit阳性/阴性LSECs中FGF1的Western blot和灰度定量分析;n=4。(O)正常小鼠c-Kit阳性/阴性LSEC培养液中的FGF1蛋白浓度;n=4。(P)普通饮食小鼠c-Kit阳性/阴性LSEC RNA测序中FGF1的FPKM比较。(Q)单细胞RNA测序分析普通饮食或高脂饮食小鼠LSECs中的FGF1表达。(R)普通饮食或高脂饮食小鼠中分离的LSECs中FGF1表达的qPCR分析;n=4。(S、T)FGF1的Western blot和灰度定量分析;n=3。(U)高脂饮食小鼠c-Kit阳性/阴性LSEC RNA测序中FGF1的FPKM比较。(V、W)高脂饮食小鼠中分离的c-Kit阳性/阴性LSECs中FGF1的Western blot和灰度定量分析;n=3。数据以均值±标准差表示。*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001,****P<0.0001;ns表示差异无统计学意义。K采用单因素方差分析;A、C、L、N~P、R、T、U和W采用双样本t检验;Q采用Mann-Whitney U检验。

FGF1主要通过FGFR4减轻肝细胞脂质积聚

为评价FGF1对脂质代谢的影响,研究团队使用重组小鼠FGF1(recombinant FGF1,rFGF1)处理脂肪变的AML12肝细胞。

ORO染色及细胞总胆固醇和甘油三酯检测显示,rFGF1可明显减少AML12细胞中的脂质沉积。在脂肪变的小鼠原代肝细胞中,也观察到相似的降脂作用。

动物实验中,高脂饮食小鼠接受0.5 mg/kg rFGF1腹腔注射,每隔1天给药1次,连续干预3周。rFGF1降低了小鼠空腹血糖、血清ALT和AST,并减轻肝脂肪变、炎症及纤维化。

FGF家族可通过FGFR1、FGFR2、FGFR3和FGFR4等受体发挥作用。原代肝细胞qPCR显示,FGFR4是肝细胞中表达最高的FGFR亚型,其次为FGFR2。高脂饮食降低了FGFR1、FGFR2和FGFR4的表达,但未明显改变FGFR3。

广谱FGFR抑制剂infigratinib可逆转rFGF1的降脂作用。进一步分别使用FGFR1~FGFR4亚型特异性抑制剂后发现,抑制FGFR4对rFGF1降脂作用的削弱最明显,说明FGFR4是FGF1抑制肝脂肪变的主要受体。

对脂质代谢基因进行分析后发现,FGF1主要通过降低脂质从头合成和脂质摄取减少肝细胞脂质积聚。rFGF1降低了Srebp1c、FASN、SCD1、ACC1、PPARγ和CD36等基因的表达,并提高抑制ACC1脂质合成功能的p-ACC1/ACC1比值。其对脂肪酸氧化和脂质输出相关基因的影响相对有限。

打开网易新闻 查看精彩图片

图5:FGF1主要通过FGFR4改善肝脂肪变。(A)脂肪变AML12细胞接受磷酸盐缓冲液(PBS)或rFGF1处理后的ORO染色及定量分析,比例尺=50 μm;n=4。(B)细胞TC和TG浓度;n=3。(C)脂肪变小鼠原代肝细胞接受PBS或rFGF1处理后的ORO染色,比例尺=50 μm;n=3。(D)细胞TC和TG浓度;n=3。(E~L)高脂饮食小鼠腹腔注射PBS或rFGF1 0.5 mg/kg,每隔1天给药1次,继续干预3周;n=5~6。(E)空腹血糖水平。(F)血清ALT和AST水平。(G)肝切片H&E、ORO、F4/80和α-SMA免疫染色,比例尺=200 μm。(H~K)NAS以及ORO、F4/80和α-SMA染色面积的定量分析。(L)肝组织TC和TG浓度。(M、N)采用qPCR检测普通饮食或高脂饮食小鼠原代肝细胞中FGFR1~FGFR4的表达;n=4。(O)AML12细胞分别接受溶剂对照、棕榈酸/油酸(PO)、PO+rFGF1或PO+rFGF1+广谱FGFR抑制剂infigratinib处理后的细胞TC和TG浓度;n=3。(P)ORO染色及定量分析,比例尺=50 μm;n=6。(Q)AML12细胞分别接受溶剂对照、PO、PO+rFGF1或PO+rFGF1+FGFR1~FGFR4亚型抑制剂处理后的细胞TC和TG浓度;n=3。(R)ORO染色及定量分析,比例尺=50 μm;n=6。(S)采用qPCR检测PBS或rFGF1处理的脂肪变原代肝细胞中Srebp1c、FASN、SCD1、ACC1、PPARγ、CD36、PPARα、CPT1α、ApoB和MTTP基因表达;n=3。数据以均值±标准差表示。*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001,****P<0.0001;ns表示差异无统计学意义。E、F、H~L、N、Q、R和S采用双样本t检验;A、B、D、M、O和P采用单因素方差分析。

内皮c-Kit依赖FGF1发挥抗肝脂肪变作用

为确定c-Kit是否调控FGF1,研究检测了内皮细胞特异性c-Kit敲除小鼠LSECs中的FGF1表达。qPCR和Western blot显示,敲除c-Kit后,FGF1的mRNA、细胞内蛋白及分泌水平均明显下降。

将c-Kit阳性或阴性LSECs输入MASLD小鼠后,c-Kit阳性LSEC受体小鼠的肝组织FGF1水平更高,说明c-Kit阳性LSECs可增加肝内FGF1。

随后,研究在高脂饮食的内皮c-Kit敲除小鼠中给予rFGF1进行挽救实验。补充rFGF1恢复了肝组织FGF1水平,降低空腹血糖,并逆转c-Kit缺失所引起的肝脂肪变、炎症、纤维化和肝功能损伤。

为减少全身补充rFGF1可能产生的干扰,研究还构建了内皮细胞特异性FGF1敲除小鼠。敲除内皮FGF1后,肝组织FGF1含量下降,高脂饮食引起的肝损伤、脂质沉积、炎症和纤维化均进一步加重。

研究团队随后从内皮FGF1敲除小鼠中分离c-Kit阳性LSECs,并将其输入高脂饮食小鼠。这些缺乏FGF1的c-Kit阳性LSECs无法改善MASLD相关表型。

上述结果说明,中央静脉周围LSEC中的c-Kit是FGF1产生和分泌的重要调控分子,而FGF1是c-Kit阳性LSECs发挥抗脂肪变保护作用所必需的关键效应分子。

打开网易新闻 查看精彩图片

图6:内皮c-Kit以FGF1依赖的方式对抗肝脂肪变。(A)采用qPCR检测8周龄普通饮食c-Kit KO或c-Kit CT小鼠中分离的LSECs中的FGF1表达;n=5~7。(B、C)采用Western blot和灰度定量分析检测8周龄普通饮食c-Kit KO或c-Kit CT小鼠LSECs中的FGF1;n=3~4。(D)8周龄普通饮食小鼠中分离的c-Kit阳性/阴性LSEC培养液中的FGF1蛋白浓度;n=3。(E、F)接受c-Kit阳性/阴性LSEC输入的高脂饮食小鼠肝组织中FGF1的Western blot和灰度定量分析;n=5。(G~R)8周龄c-Kit KO或c-Kit CT小鼠接受高脂饮食12周;从高脂饮食第10周开始,隔日腹腔注射rFGF1 0.5 mg/kg,继续干预3周。(G)rFGF1给药方案示意图。(H、I)肝组织FGF1的Western blot和灰度定量分析;n=4。(J)空腹血糖水平;n=4~8。(K、L)采用NAS和ORO染色面积定量MASLD严重程度和脂质沉积;n=4~8。(M)肝切片H&E和ORO染色,比例尺=200 μm;n=4~8。(N)肝切片F4/80和α-SMA免疫染色,比例尺=200 μm;n=4~8。(O、P)F4/80和α-SMA染色面积定量分析;n=4~8。(Q)肝组织TC和TG浓度;n=4~8。(R)血清ALT和AST水平;n=4~8。数据以均值±标准差表示。*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001,****P<0.0001;ns表示差异无统计学意义。A、C~E、H和J采用双样本t检验,K、L及O~R采用单因素方差分析。

打开网易新闻 查看精彩图片

图7:内皮细胞特异性敲除FGF1消除c-Kit阳性LSECs介导的治疗作用。(A)从他莫昔芬诱导后的内皮细胞特异性FGF1对照和FGF1敲除小鼠中分离原代LSECs、提取总RNA,并通过qRT-PCR检测FGF1 mRNA表达;n=5。(B、C)他莫昔芬诱导后,采用Western blot和灰度定量分析检测LSEC特异性FGF1 KO或FGF1 CT小鼠肝组织中的FGF1;n=3。(D、E)采用Western blot和灰度定量分析检测LSEC特异性FGF1 KO或FGF1 CT小鼠肝组织中的FGF1;n=4。(F~I)8周龄LSEC特异性FGF1 KO或FGF1 CT小鼠接受高脂饮食12周。(F)肝切片H&E、ORO、F4/80和α-SMA免疫染色,比例尺=200 μm;n=4。(G)采用NAS以及ORO、F4/80和α-SMA染色面积,定量MASLD严重程度、脂质沉积、炎症和纤维化;n=4。(H)肝组织TC和TG;n=4。(I)血清ALT和AST水平;n=4。(J~M)8周龄野生型小鼠接受高脂饮食10周,随后分别输入从8周龄普通饮食FGF1 flox/flox小鼠中分离的c-Kit阳性/阴性LSECs,或从8周龄普通饮食Cdh5CreERT FGF1 flox/flox小鼠中分离的FGF1缺失c-Kit阳性LSECs,每周输入3次,持续2周;n=6。(J)肝切片H&E、ORO、F4/80和α-SMA染色,比例尺=200 μm。(K)采用NAS和ORO染色面积定量MASLD严重程度和脂质沉积,采用F4/80和α-SMA染色面积定量炎症和纤维化。(L)肝组织TC和TG浓度。(M)血清ALT和AST水平。数据以均值±标准差表示。*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001,****P<0.0001;ns表示差异无统计学意义。A、C、E和G~I采用双样本t检验,K~M采用单因素方差分析。

c-Kit通过RXRG调控FGF1转录

c-Kit是一种细胞膜蛋白,因此其对FGF1表达的调控更可能通过细胞内信号和转录机制实现,而非c-Kit与FGF1直接相互作用。

研究团队将c-Kit阳性LSECs中富集的转录因子,与JASPAR、Cistrome DB和AnimalTFBS数据库预测的FGF1启动子调控因子取交集,最终仅筛选出RXRG一个共同候选分子。

RXR家族包括RXRA、RXRB和RXRG。敲除c-Kit会降低三个RXR亚型的表达,但只有RXRG同时表现出c-Kit阳性LSEC特异性高表达,并在MASLD状态下明显下降。Western blot也证实,高脂饮食小鼠LSECs中的RXRG蛋白减少。

RXR激动剂贝沙罗汀(bexarotene)可随剂量和处理时间增加而上调FGF1表达。RXRG过表达和抑制实验进一步显示,RXRG可在不依赖其他RXR亚型的情况下激活FGF1转录。

染色质免疫沉淀测序(ChIP-seq)显示,RXR在距离FGF1转录起始位点上游约884 bp处存在结合峰。ChIP-qPCR和双荧光素酶报告实验进一步证实,RXRG可直接结合FGF1启动子并促进其转录。

在内皮细胞中过表达c-Kit可提高FGF1,但预先给予RXR拮抗剂UVI 3003后,这种FGF1上调被消除,而c-Kit和RXRG自身表达未受到影响。相反,在c-Kit敲除小鼠的原代LSECs中,贝沙罗汀可恢复FGF1表达。

这些结果表明,RXRG位于c-Kit下游,是c-Kit促进FGF1转录所必需的主要介导分子。

视黄酸激活RXRG-FGF1轴并减轻实验性肝脂肪变

视黄酸既是RXR的内源性配体,也是维生素A的生物活性代谢物。基于这一特点,研究考察了视黄酸是否能够直接调控FGF1并改善MASLD。

体外实验显示,视黄酸能够以时间和剂量依赖方式提高LSECs中的FGF1表达。动物实验中,给予视黄酸可降低高脂饮食小鼠的血清ALT、AST、胆固醇和甘油三酯,并改善空腹血糖、肝组织脂质积聚、炎症及纤维化。

与此同时,视黄酸提高了LSECs中FGF1的mRNA和蛋白水平。RXRG在肝小叶中的空间表达趋势与c-Kit和FGF1相似,均从中央静脉周围区向门管区逐渐降低。

为考察膳食维生素A是否具有类似作用,研究给予8周龄C57小鼠含60%脂肪供能的高脂饮食,并分别提供含维生素A 40,000 IU/kg或不含维生素A的饲料,持续12周。结果显示,补充维生素A可减轻小鼠肝脂肪变。

上述结果提示,视黄酸可直接激活LSEC中的RXRG-FGF1轴,将维生素A代谢与实验性MASLD改善联系起来。需要注意的是,动物实验使用的维生素A剂量和实验条件不能直接转换为人体补充剂量。

打开网易新闻 查看精彩图片

图8:c-Kit和视黄酸通过RXRG-FGF1轴改善肝脂肪变。(A)使用JASPAR、Cistrome DB和AnimalTFBS数据库预测转录因子。(B)采用qPCR检测c-Kit KO或c-Kit CT LSECs中的RXR家族成员;n=3~4。(C)采用qPCR检测原代c-Kit阳性/阴性LSECs中的RXR家族成员;n=3。(D)采用qPCR检测普通饮食或高脂饮食小鼠中分离的LSECs中的RXR家族成员;n=4。(E、F)RXRG的Western blot和灰度定量分析;n=3。(G、H)采用不同处理时间和剂量的RXR激动剂贝沙罗汀或DMSO处理LSECs,并通过qPCR检测FGF1表达;n=3。(I)ChIP-seq分析RXR在FGF1基因上的结合位点。(J)双荧光素酶报告基因实验分析RXRG对FGF1的转录调控作用。(K)采用不同时间和剂量的视黄酸或DMSO处理LSECs,并通过qPCR检测FGF1;n=3。(L~W)高脂饮食小鼠接受视黄酸或溶剂处理,普通饮食并接受溶剂处理的小鼠作为对照。(L、M)血清ALT、AST、TC和TG水平;n=5~6。(N)空腹血糖水平;n=5~6。(O)肝组织TC和TG浓度;n=5~6。(P~T)肝切片H&E、ORO、F4/80和α-SMA免疫染色及定量分析,比例尺=200 μm;n=5~6。(U~W)对视黄酸或溶剂处理小鼠中分离的LSECs进行FGF1 qPCR、Western blot及灰度定量分析;n=3。(X)LSECs中RXRG由中央静脉至门静脉方向的表达变化。(Y)另一独立数据集中LSECs中RXRG由中央静脉至门静脉方向的表达变化。数据以均值±标准差表示。*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001,****P<0.0001;ns表示差异无统计学意义。B~D、F、U和V采用双样本t检验,G、H、J~O及Q~T采用单因素方差分析。

膳食维生素A摄入量与MASLD风险呈负相关

为分析膳食维生素A与MASLD之间的关系,研究使用2011—2018年连续四个周期的NHANES数据。经过纳入和排除标准筛选后,共有11,592名成年人进入分析,其中6,473人被归入MASLD高风险组。

研究将维生素A来源分为预形成维生素A、维生素A原和膳食维生素A总量。两组人群的预形成维生素A摄入量没有显著差异,但MASLD高风险组的维生素A原和维生素A总摄入量较低。

相关性分析显示,维生素A原和膳食维生素A总摄入量与肝脂肪变指数(hepatic steatosis index,HSI)评估的MASLD风险呈负相关,而预形成维生素A与MASLD风险之间未发现显著关系。

限制性立方样条模型进一步显示,随着维生素A原和膳食维生素A总摄入量增加,MASLD风险总体下降。预形成维生素A则表现出与MASLD风险升高相关的非显著趋势,作者认为这可能与相应食物同时含有较多红肉或脂肪有关。

按照年龄、性别、种族和教育水平进行亚组分析后,膳食维生素A总摄入量与MASLD风险之间的负相关仍然存在。

这些结果提示,较高的膳食维生素A总摄入量与较低MASLD风险相关。但NHANES分析属于观察性研究,容易受到整体饮食结构、能量摄入、生活方式及其他残余混杂因素影响,不能据此确认维生素A对MASLD具有因果性预防或治疗作用。

全文总结

本研究提出,MASLD早期脂质沉积首先发生于肝小叶中央静脉周围区。该区域的肝细胞本身具有较活跃的脂肪酸代谢程序,在高脂饮食等代谢压力下更容易发生脂质积聚。

与此同时,中央静脉周围LSECs通过c-Kit-RXRG-FGF1轴形成局部保护机制。c-Kit维持RXRG表达,RXRG直接结合FGF1启动子并促进其转录;LSEC分泌的FGF1作用于肝细胞FGFR4,抑制脂质从头合成和脂质摄取,从而限制肝脂肪变。

在MASLD状态下,c-Kit、RXRG和FGF1表达下降,中央静脉周围内皮细胞的保护能力减弱,脂质沉积由中央静脉周围区逐渐向整个肝小叶扩展,并伴随炎症、纤维化和肝功能损伤。

视黄酸作为RXRG的内源性配体,可提高LSECs中的FGF1表达,增强这一内皮保护轴,并在细胞和小鼠模型中减轻肝脂肪变。人群数据中膳食维生素A摄入量与MASLD风险的负相关,则为这一机制提供了流行病学层面的关联性支持。

贡献★★★★★

本研究首次对MASLD发生过程中的肝内皮细胞空间分区进行了功能性解析,重点揭示了疾病起始阶段不同LSEC亚群的作用。

研究结果表明,中央静脉周围区脂质沉积可能是MASLD进展中的重要起始事件。随着疾病发展,肝细胞和LSECs原有的空间代谢分工逐渐被破坏,脂质沉积、炎症和纤维化也由局部区域向整个肝小叶扩展。

中央静脉周围c-Kit阳性LSECs可分泌FGF1,对肝脂肪变产生局部保护作用。c-Kit通过维持RXRG促进FGF1转录,FGF1则主要通过肝细胞FGFR4抑制脂质从头合成和脂质摄取。内皮细胞特异性缺失c-Kit或FGF1均会加重实验性MASLD,而补充c-Kit阳性LSECs或rFGF1可改善相关表型。

视黄酸能够激活RXRG并增加LSEC来源的FGF1,从而改善高脂饮食小鼠的肝脂肪变。由此,本研究提出了一条具有空间特异性的中央静脉周围内皮RA-RXRG-FGF1保护轴,为理解MASLD早期发生机制提供了新的视角。

不过,视黄酸具有广泛的代谢和免疫调节作用,其对脂肪组织、胰腺、肝细胞、Kupffer细胞和肝星状细胞等多种肝内外细胞均可能产生影响。因此,本研究发现的LSEC-FGF1机制可能只是视黄酸多重作用的一部分,LSEC依赖和非LSEC依赖通路的相对贡献仍有待进一步量化。

此外,c-Kit如何在分子层面维持RXRG表达、FGF1是否还通过FGFR4之外的通路调节肝脏代谢、LSEC和肝细胞区域代谢重塑之间是否存在直接因果关系,以及这一机制在人类早期MASLD中的干预价值,仍需进一步研究。

总体而言,本研究将中央静脉周围脂质沉积确定为MASLD早期的重要空间特征,并鉴定出具有保护作用的中央静脉周围内皮c-Kit-RXRG-FGF1轴,为在疾病较早阶段阻断肝脂质沉积提供了具有机制基础的潜在研究靶点。

免责声明:本公众号尊重并倡导保护知识产权,本文所引述观点、言论、图片及其他信息仅供参考和资讯传播之目的,希望能给读者带来科研的灵感。文章素材来源于Science Advances官网原文编译,部分来源在线网站,如涉及版权,联系删除!

中科院1区|肝脏与胃肠病学TOP期刊

中科院1区|Cell子刊

中科院1区|材料学TOP期刊

打开网易新闻 查看精彩图片
打开网易新闻 查看精彩图片