J Hepatol︱倪红敏团队发现非酒精性脂肪性肝病患者脂肪变性的确切机制

来源︱赛业生物订阅号

责编︱王思珍

编辑︱杨  婵

非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）是目前最常见的慢性肝病之一。随着社会经济发展和人民生活水平的提高，近年来NAFLD的发病率在持续增加，全球大约有1/4的成年人患有NAFLD。这种疾病可逐渐进展为非酒精性脂肪性肝炎（NASH），并增加肝纤维化、肝硬化和肝癌的风险。

之前的研究表明，NAFLD/NASH与肝脏中的脂肪堆积（脂肪变性）有关。然而，患者脂肪变性的确切机制仍然有待阐明。近日，美国堪萨斯大学医学中心的研究团队发现，VMP1蛋白的缺乏会损害肝脏的脂肪分泌和代谢，因而可能导致非酒精性脂肪性肝病的进展。

这项题为“Lack of VMP1 impairs hepatic lipoprotein secretion and promotes non-alcoholic steatohepatitis”的研究成果于2022年4月发表在肝脏病学顶级期刊《Journal of Hepatology》杂志上。通讯作者是堪萨斯大学医学中心的倪红敏教授。

研究材料与方法

在此项研究中，研究人员构建了肝脏特异性和肝细胞特异性的Vmp1敲除小鼠（分别称为L-Vmp1 KO和H-Vmp1 KO小鼠），并与赛业生物合作构建了Vmp1敲入（Vmp1KI）小鼠。他们通过代谢组学和转录组分析来鉴定这些小鼠的脂质和能量代谢，并对饲喂NASH饲料的VMP1肝脏过表达小鼠进行鉴定。

技术路线

01、肝细胞中Vmp1的缺失导致肝脏脂质积累

02、肝细胞中Vmp1的缺失破坏极低密度脂蛋白的分泌

03、肝细胞中Vmp1缺失导致肝脏脂肪变性的机制

04、Vmp1的肝细胞特异性缺失可导致非酒精性脂肪性肝炎

研究结果

1、肝细胞中Vmp1的缺失会破坏小鼠的脂蛋白分泌

液泡膜蛋白1（VMP1）是一种内质网跨膜蛋白，可调节自噬体和脂滴的形成。最近的证据表明，VMP1在斑马鱼和培养细胞的脂蛋白分泌中发挥关键作用。然而，在NAFLD和NASH发生时，VMP1对脂蛋白分泌和脂质积累的调节有何病理生理学作用以及机制如何，目前还不大清楚。

为了研究VMP1在小鼠体内的生理功能，研究人员构建了H-Vmp1KO小鼠。H-Vmp1KO小鼠表现出微脂肪变性、肝细胞气球样变、小叶炎症和肝脂质积累。与野生型小鼠相比，H-Vmp1KO小鼠的肝甘油三酯和胆固醇水平显著增加。这些数据表明，VMP1在调节小鼠肝脏脂质稳态中起重要作用，Vmp1的缺失会导致小鼠肝脏中脂质的积累。

肝脏脂肪堆积通常会导致肝脏内极低密度脂蛋白（VLDL）合成和分泌增加，这是减轻脂肪堆积的一种适应性机制。若极低密度脂蛋白分泌受损，就会导致严重的肝脏脂肪变性。

因此，研究人员接下来分析了Vmp1敲除后的脂蛋白分泌。他们发现，在敲除Vmp1后，小鼠的血清甘油三酯水平和甘油三酯分泌率显著降低。同时，小鼠肝脏和血清中的载脂蛋白B100（APOB100）水平也降低（图1）。与对照相比，Vmp1KO肝细胞中p62和LC3-II的本底水平要高得多，表明该细胞的自噬受损。由此可见，肝细胞Vmp1的缺失会破坏小鼠极低密度脂蛋白分泌和肝脏自噬。

图1 Vmp1KO小鼠的甘油三酯和脂蛋白分泌降低

2、肝细胞中Vmp1的缺失导致脂肪酸β-氧化受损

通过脂质组学分析，研究人员发现H-Vmp1 KO小鼠肝脏中的磷脂水平显著降低，而鞘脂和中性脂质显著增加。其中，磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺的水平显著降低，且磷脂成分发生改变。代谢组学分析显示，H-Vmp1KO小鼠肝脏中β-羟基丁酸水平降低，而Vmp1KO肝细胞中的脂肪酸β-氧化水平降低，这表明可能是脂肪酸β-氧化的受损导致H-Vmp1KO小鼠的肝脏脂肪变性。

图2 条件性敲入鼠打靶方案示意图

他们进一步发现，在H-Vmp1KO肝脏中，巨噬细胞和中性粒细胞的数量增加，且炎症基因的mRNA水平显著提高。同时，肝脏α-平滑肌肌动蛋白和羟脯氨酸水平升高，且纤维化基因表达增加。转录组分析的结果也证实，炎症和纤维化增加。这些结果表明，Vmp1的肝细胞特异性缺失导致肝脂肪变性进展为非酒精性脂肪性肝炎。

3、Vmp1的回补减轻了非酒精性脂肪性肝炎

之后，研究人员构建了Vmp1回补小鼠（H-Vmp1KO/KI）（由赛业生物提供合作与技术支持）。他们发现，当Vmp1基因回补后，H-Vmp1KO小鼠的极低密度脂蛋白水平降低不仅得到纠正，而且进一步增加。Vmp1回补小鼠的APOB水平完全恢复，甘油三酯分泌也高于野生型小鼠，且肝肿大和肝损伤也得到纠正。种种迹象表明，Vmp1的回补改善了极低密度脂蛋白的分泌受损，并减轻了非酒精性脂肪性肝炎。

图3 肝脏中VMP1的缺乏导致NAFLD/NASH的示意图

文章结论与讨论，启发与展望

这项研究表明，肝脏中VMP1的缺乏会破坏极低密度脂蛋白分泌和自噬，进而导致非酒精性脂肪性肝病（图2）。目前已经发现VMP1基因内含子中的一些SNP，与低密度脂蛋白胆固醇、总胆固醇和甘油三酯水平升高相关。Vmp1KO小鼠的循环甘油三酯和胆固醇降低有望带来新的策略，以VMP1为靶点来预防心血管疾病和动脉粥样硬化。

原文检索：Jiang X, Fulte S, et al. Lack of VMP1 impairs hepatic lipoprotein secretion and promotes non-alcoholic steatohepatitis. J Hepatol. 2022 Apr 19:S0168-8278(22)00245-8. doi: 10.1016/j.jhep.2022.04.010. Epub ahead of print. PMID: 35452693.

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