高/低肝脂人群脂肪组织餐后代谢通路差异响应机制揭示代谢灵活性早期改变

本研究针对肝脂肪积累对代谢疾病风险的影响，通过混合膳食挑战试验探究了不同肝脂水平人群皮下脂肪组织（SAT）的转录组响应差异。发现高肝脂组空腹时能量代谢相关基因集表达降低，但餐后氧化磷酸化通路响应增强，提示脂肪组织线粒体功能异常可能促进肝脂异位沉积。该研究为理解肥胖相关代谢紊乱的早期机制提供了新视角。

　　

随着全球肥胖患病率的持续攀升，由肥胖引发的2型糖尿病、代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD，原名非酒精性脂肪肝病NAFLD）以及心血管疾病等健康问题日益严重。脂肪组织和肝脏在全身能量稳态调节中扮演着关键角色，其中皮下脂肪组织（SAT）作为人体最重要的能量储存库，其功能正常与否直接关系到脂质能否正常储存。当SAT功能出现障碍时，多余的能量会转而储存在内脏和异位部位（如肝脏），导致肝脂肪堆积，进而引发MASLD，并可能进展为代谢功能障碍相关脂肪性肝炎（MASH，原名非酒精性脂肪性肝炎NASH）、肝硬化甚至肝衰竭。

目前大多数研究集中于空腹状态下脂肪组织的表现，却未能反映其在餐后能量负荷下的代谢响应能力。挑战测试（如口服葡萄糖耐量试验OGTT）是评估代谢表型灵活性的重要手段，但血液指标只能反映整体代谢状况，无法揭示特定器官的反应。因此，直接研究餐后脂肪组织的转录组响应，对于理解肝脂肪积累的机制具有重要意义。

为此，研究人员开展了一项探索性二次分析，旨在探究高脂高糖混合餐挑战后，腹部皮下脂肪组织的转录组响应是否因肝脂肪积累水平的不同而存在差异，并识别可能与肝脂肪积累相关的SAT代谢通路。该研究通过对66名腹部肥胖但其他方面健康的受试者（根据肝内脂质IHL含量分为高、中、低三组）进行膳食挑战，并在餐前及餐后4小时采集腹部SAT样本进行微阵列基因表达分析。

研究采用的主要技术方法包括：通过质子磁共振波谱（1H-MRS）精确量化肝内脂质（IHL）；进行高脂高糖混合膳食挑战（3833 kJ）并采集多时间点血样分析葡萄糖、胰岛素、甘油三酯和游离脂肪酸（FFA）；使用微阵列技术（Affymetrix Human Gene 2.1 ST阵列）进行SAT全基因组表达谱分析；并采用基因集富集分析（GSEA）和Ingenuity Pathway Analysis（IPA）进行通路和上游调控因子分析。

Subject characteristics

研究人群根据肝脂肪含量分为高、中、低三组，各组在BMI、脂肪分布方面无显著差异，但高肝脂组的空腹胰岛素、HOMA-IR和Adipo-IR显著更高，表明其全身及脂肪组织胰岛素抵抗更为严重。

Metabolic response

餐后代谢反应显示，高肝脂组在60和120分钟时血浆葡萄糖和胰岛素应答显著更高，360分钟时甘油三酯水平也更高，而FFA的反应无组间差异。这表明高肝脂个体存在明显的餐后代谢紊乱。

Gene expression changes in the adipose tissue

主成分分析显示，高肝脂组的空腹基因表达谱与中、低肝脂组明显分离。虽然经过FDR校正后显著差异的基因数量有限，但未校正的分析提示大量基因表达存在组间差异。

Gene set enrichment analysis(GSEA)

空腹状态下，高与低肝脂组间有87个基因集表达显著不同，高与中肝脂组间有66个。这些差异基因集主要涉及能量代谢（如氧化磷酸化、 Thermogenesis、 Mitophagy）、蛋白质合成加工（如核糖体、蛋白酶体）和免疫通路。其中，线粒体相关通路在高中肝脂组中的表达均较低，而免疫通路则升高。

餐后响应分析发现，17个基因集对混合餐的反应在高、低肝脂组间存在显著差异。其中，7个基因集在高肝脂组内发生显著变化（如cGMP-PKG信号通路下调，氧化磷酸化上调），4个在低肝脂组内变化，2个在中肝脂组内变化。值得注意的是，氧化磷酸化通路在高肝脂组中餐后表达显著增强，而脂解调节通路（Regulation of lipolysis）在高肝脂组中餐后下降，在低肝脂组中则呈现上升趋势。

Ingenuity pathway analysis

上游调控因子分析预测，RB1、NPM1、SMAD4和RUVBL1这四个转录调控因子在高肝脂组与低肝脂组的餐后响应差异中可能起关键作用，其中RB1在高肝脂组的脂肪组织中被预测为餐后激活程度较低。

本研究得出结论：与低肝脂个体相比，高肝脂个体在空腹时腹部SAT中能量相关通路的基因表达较低，但在接受高脂高糖挑战后，这些通路（尤其是氧化磷酸化）的响应却更为强烈。这种空腹状态下的低表达可能与线粒体数量减少或功能受损有关，而餐后的高反应则可能是一种补偿机制，以应对相同的能量负荷。同时，脂解通路反应的差异也提示高肝脂个体脂肪组织的胰岛素敏感性在餐后状态可能发生改变。这些发现表明，在BMI相同但肝脂肪含量和胰岛素水平升高的早期阶段，脂肪组织的线粒体功能障碍可能已经出现。该研究揭示了脂肪组织代谢灵活性改变与肝脂肪积累之间的潜在联系，为理解肥胖相关代谢疾病的早期发病机制提供了重要的分子层面见解，并强调了在代谢研究中关注动态餐后反应的重要性。研究成果发表于《Nutrition & Metabolism》期刊。