JCTH｜范建高教授团队：代谢相关脂肪性肝病组织学缓解后的肝脏残留DNA损伤应答反应

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医脉通肝脏科

2024-11-12 18:07发布于北京医脉通肝脏科官方账号

 研究背景及目的


随着肥胖和糖尿病的持续流行，非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）已跃升为全球范围内慢性肝病的主要病因，患病率高达38.0%左右。如今NAFLD已被更名为代谢相关脂肪性肝病（MASLD），其中高达30%的患者被进一步归类为伴或不伴纤维化的代谢相关脂肪性肝炎（MASH），而MASH的进展最终可导致肝硬化和肝癌等严峻后果。在此背景下，减轻体重作为一项既有效又安全的干预策略，其重要性愈发凸显。


这一目标的达成需依赖于生活方式的积极转变，尤其是饮食模式的调整，即从不健康的饮食习惯向健康的饮食模式转型。现有的我国及欧美肝病学会的临床实践指南建议，对于超重或肥胖的MAFLD患者，应采取低热卡饮食或地中海饮食并结合运动锻炼以实现一定程度的减重，以改善肝功能化生化指标和组织学肝脂肪变性、炎症和纤维化。


然而，尽管包括饮食干预在内的生活方式的调整通过减重7-10%能够逆转MASLD和MASH，但曾罹患此病的个体仍面临着高达49%的MASLD复发率。遗憾的是，关于MASLD复发的危险因素及具体机制的研究仍很匮乏。鉴于MASLD的高复发率，我们提出假设：尽管饮食干预措施能够逆转MASLD的肝组织学特征，但先前的西方饮食暴露史及MASLD的患病经历，可能诱导了肝脏基因表达谱的持续改变。


因此，本研究的核心目的旨在评估从西方饮食向健康饮食模式转变的治疗效果，并检测这种饮食逆转后肝脏基因表达谱可能存在的持续变化，以期为MASLD的管理和治疗提供新的见解和防治策略。



 研究方法及结果


在本项研究中，实验小鼠被随机分为三组，进行为期16周的饮食干预。具体分组如下：（i）标准饮食组；（ii）西方饮食组；以及（iii）饮食逆转组，即先给予小鼠8周的西方饮食，随后再转换为8周的标准饮食（见图1）。实验终点时检测各组小鼠脂代谢、肝生化指标及肝脏病理指标，并进行肝脏组织RNA测序。


研究结果显示，相较于标准饮食喂养的小鼠，采用西方饮食的小鼠肝脏呈现出显著的脂肪变性和肝细胞气球样变性。值得注意的是，饮食逆转干预组小鼠肝脂肪变性显著减轻至正常状态。在NAFLD活动评分方面，与标准饮食组相比，西方饮食喂养的小鼠肝脂肪变性、小叶炎症及气球样变评分均显著升高，而饮食逆转组小鼠的这些评分则与标准饮食组相仿。进一步的血液生化检查发现，饮食逆转组各项生化指标已全面恢复至正常水平。这些结果表明，饮食逆转策略有效缓解了西方饮食诱导的脂肪性肝损伤和心血管代谢异常状况。


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图1. 动物实验处理流程


尽管饮食逆转成功消除了MASLD的主要病理特征，肝脏中由西方饮食诱导的某些有害分子事件可能尚未完全消除。为了深入探究并揭示在西方饮食影响下持续存在于肝脏中的分子通路改变，本研究采用了肝脏RNA测序数据并进行了基因集富集分析。结果显示，唯有DNA损伤应答通路及其相关通路同时在西方饮食组与饮食逆转组中，相较于标准饮食组呈现出显著上调的趋势。


众所周知，P53是DNA损伤应答通路的关键调控因子。通过RNA测序数据和Western blot实验，本研究进一步证明即使在撤除西方饮食干预后DNA损伤标志物（γ-H2A.X）、P53及P53靶基因仍在肝脏组织中持续性上调。在此基础上，为了探索这一DNA损伤应答通路持续激活现象是否主要发生于肝细胞，本研究开展了Huh7人源肝癌细胞体外干预实验，该实验包含三个周期（一次打击期、损伤豁免期、二次打击期）的棕榈酸刺激以诱导Huh7细胞内脂毒性和DNA损伤的发生和加重（见图2）。结果显示，既往肝细胞脂肪变和脂毒性损伤的经历会放大二次打击时肝细胞DNA损伤和细胞死亡，也就是肝细胞损伤程度加重。


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图2. Huh7细胞实验处理流程


为了进一步阐明探究饮食逆转后持续性上调的P53可能带来的潜在危害，本研究对GEO数据库中关于高脂饮食喂养的P53敲除鼠及野生型小鼠的肝脏RNA测序数据进行了详尽分析，发现仅凋亡增强核酸酶（Aen）这个基因在P53敲除后呈现下调趋势，同时亦在西方饮食干预下持续上调。值得注意的是，Aen作为P53的直接靶基因，具有诱导细胞凋亡的功能。进一步分析发现，与P53和Aen相似，细胞凋亡相关通路在饮食逆转后亦呈现持续性上调。据此推测，Aen可能通过促进细胞凋亡在MASLD发病中发挥有害作用。



 总结与展望

对于罹患MASLD的个体而言，尽管在实施饮食逆转干预后，该疾病的主要病理特征能够得以完全消退，然而，值得注意的是，包括DNA损伤应答通路以及P53-AEN-凋亡轴在内的一系列特定生物学过程仍持续激活（见图3），这表明饮食习惯对肝脏分子信号传导产生了持久的影响。本研究的发现为解析MASLD复发机制提供了新的视角。为此，临床上不但要强化MASLD的预防还要警惕MASLD治愈后的复发，并寻求减少脂毒性的新药靶点的研发。


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图3. 机制假说图


本文“Transcriptomic Landscape Analysis Reveals a Persistent DNA Damage Response in Metabolic Dysfunction-associated Steatohepatitis Post-dietary Intervention”在期刊Journal of Clinical and Translational Hepatology上发表。

投稿：2024年3月23日；修回：2024年6月30日；接受：2024年7月3日；上线：2024年8月2日



引用本文

Zou ZY, Ren TY, Li JQ, Jiao TY, Wang MY, Huang LJ, et al. Transcriptomic Landscape Analysis Reveals a Persistent DNA Damage Response in Metabolic Dysfunction-associated Steatohepatitis Post-dietary Intervention. J Clin Transl Hepatol. 2024;12(9):765-779. doi: 10.14218/JCTH.2024.00111.