综述:糖酵解在MASLD发展中的作用:发病机制与治疗策略
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时间:2025年10月12日
来源:Pharmacological Research 10.5
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本综述系统阐述了糖酵解代谢重编程在代谢相关脂肪性肝病(MASLD)中的核心作用,从肝细胞脂质合成、免疫炎症激活到肝星状细胞纤维化等多维度解析其机制,并聚焦HK2、PFKFB3、PKM2等关键酶靶点的治疗潜力,为开发靶向糖酵调的干预策略提供新视角。
糖酵解的基本概念与过程
糖酵解是葡萄糖在胞质中转化为丙酮酸的核心代谢途径,涉及HK、PFK-1、PK等限速酶。在缺氧条件下,乳酸脱氢酶(LDH)将丙酮酸转化为乳酸;有氧条件下,丙酮酸通过线粒体丙酮酸载体(MPC)进入三羧酸循环(TCA)和氧化磷酸化(OXPHOS)。糖酵解不仅提供能量,其中间产物如葡萄糖-6-磷酸(G-6-P)和3-磷酸甘油酸(3-PGA)还参与磷酸戊糖途径(PPP)和氨基酸合成,调控免疫细胞表型重编程。
糖酵解关键酶
HK2、PFK-1及其调节因子PFKFB3、PKM2是糖酵解的核心调控酶。HK2催化葡萄糖磷酸化,在MASLD患者肝脏巨噬细胞中高表达;PFKFB3生成的果糖-2,6-二磷酸(F-2,6-BP)激活PFK-1,加速糖酵解流;PKM2以四聚体(高酶活)或二聚体(低酶活)形式存在,二聚体可入核参与表观遗传调控,如组蛋白磷酸化。
不同肝细胞中的糖酵解改变
肝细胞中的糖酵解改变
肝细胞占肝脏体积80%,其糖酵解增强通过mTORC1/SREBP-1c通路促进新生脂肪生成(DNL)。葡萄糖激活碳水化合物反应元件结合蛋白(ChREBP),上调肝型丙酮酸激酶(L-PK)表达,促进丙酮酸生成和乙酰-CoA积累,进而合成脂肪酸。果糖则通过胰岛素非依赖途径直接激活ChREBP和SREBP1c,强烈促脂生成。
选择性胰岛素抵抗表现为门静脉周围(PP)区IRS1/2下调导致糖异生抑制失效,而中央静脉周围(PC)区IRS1高表达增强PI3K/Akt/mTORC1信号,促进糖酵解和DNL。糖酵解增强还导致线粒体活性氧(ROS)积累,抑制脂肪酸氧化(FAO),加剧脂质沉积。乳酸通过单羧酸转运体(MCT1/4)积累,可能诱发乳酸酸中毒。
在肝细胞癌(HCC)中,Warburg效应显著,Akt2上调HK2和PKM2促进有氧糖酵解;c-MYC与SREBP1协同增强糖酵解和DNL,而p53激活则抑制GLUT1/4和HK2,逆转肿瘤表型。
巨噬细胞中的糖酵解改变
肝脏巨噬细胞(包括Kupffer细胞)在MASLD中向促炎M1表型极化,依赖糖酵解满足能量和生物合成需求。Toll样受体(TLR)信号通过MyD88/TRIF增强糖酵解和TCA循环,激活ATP-柠檬酸裂解酶(Acly),促进组蛋白乙酰化,上调CXCL1、IL-6等炎症因子表达。
乳酸通过MCT进入巨噬细胞,诱导组蛋白乳酸化(如H3K18la),激活NLRP3炎症小体和IL-1β分泌;PKR磷酸化进一步促进NLRP3活化。PKM2通过miR-122-5p下调、FSTL1/HSPA12A稳定二聚体形式,经JMJD5/Src通路入核,与HIF-1α协同增强糖酵解基因和IL-1β转录。值得注意的是,GPR3激活通过β-arrestin2–PKM2复合物增强糖酵解,反而抑制肥胖相关炎症。
肝星状细胞中的糖酵解改变
静止态HSC激活后转化为肌成纤维细胞,其糖酵解通量和葡萄糖转运能力显著增强。组蛋白甲基转移酶(G9a)、DNA甲基转移酶1(DNMT1)和Suv39h1通过招募HIF-1α至HK2启动子,促进糖酵解,支持细胞增殖、迁移和胶原合成。抑制糖酵解和OXPHOS可减弱HSC活化和肝纤维化。
T细胞中的糖酵解改变
Th17细胞分化依赖mTORC1驱动的糖酵解,提供能量和IL-17合成前体;Treg细胞则依赖AMPK调控的FAO。MASLD中Th17/Treg比例升高,浸润的炎症性肝脏CXCR3+Th17(ihTh17)高表达PKM2,其核转位增强HIF-1α/STAT3介导的IL-17转录,促进炎症。特异性敲除Th17细胞PKM2可减轻MASLD严重度。
胆管上皮细胞中的糖酵解改变
游离脂肪酸(FFA)调控E2F转录因子家族,使BEC代谢向糖酵解转变,转化为增殖性肝祖细胞;TGF-β通过Jag1/Notch或Hippo/YAP通路诱导肝细胞表达Sox9,重编程为导管反应表型。Notch/mTOR和Hippo/AKT交叉对话上调SREBP-1c,增强糖酵解和脂生成。
糖酵解介导的细胞间通讯
肝细胞中Selenoprotein W(SelW)通过PKM2核转位诱导线粒体凋亡和焦亡,释放mtDNA和NLRP3颗粒,巨噬细胞内化后激活cGAS-STING通路促炎极化;HSC内化NLRP3颗粒后激活,依赖糖酵解增殖。巨噬细胞TM4SF5促进GLUT1膜转位,增强糖酵解和IL-6分泌,诱导肝细胞产生CCL20/CXCL10,极化M0巨噬细胞为M1表型,形成正反馈循环。中性粒细胞胞外陷阱(NET)通过TLR3/COX-2/PGE2轴激活HSC糖酵解,支持纤维化;活化HSC通过Col1a1-硬度-TAZ通路促进HCC发生,癌细胞依赖有氧糖酵解维持恶性行为。
糖酵解介导的器官间通讯
肠道菌群失调后脂多糖(LPS)易位,通过TLR4激活肝脏巨噬细胞糖酵解和炎症;胆汁酸通过法尼醇X受体(FXR)抑制ChREBP/HNF4α和L-PK表达,抑制糖酵解,但高浓度胆汁酸激活炎症和纤维化细胞。脂肪组织分泌的神经调节蛋白4(Nrg4)通过ErbB3/4抑制LXR/SREBP-1c,减轻肝脂肪变性;瘦素在肥胖中增强Kupffer细胞对内毒素敏感性,促糖酵解和MASH进展。胰腺β细胞在高糖/FFA刺激下分泌胰腺衍生因子(PANDER),与胰岛素协同促进肝糖异生和糖酵解,加剧肝脂肪变性。
靶向糖酵变的抗MASLD策略
靶向PKM2的化合物如TEPP-46促进其四聚化,抑制核转位和炎症因子产生;Anx A5通过结合PKM2减轻炎症;地高辛抑制PKM2/HIF-1α通路;雷公藤红素共价修饰PKM2抑制糖酵解;拉帕醇抑制Kupffer细胞PKM2磷酸化。SGLT2i(如达格列净)下调巨噬细胞PFKFB3,促进M2极化;吲哚衍生物lanifibranor(IVA337)抑制SREBP1c转录活性,进入III期临床试验;大蒜外泌体miR-396e抑制PFKFB3表达。HK2抑制剂2-DG抑制Th1/Th17分化,但需外泌体靶向递送以降低心脏毒性。他莫昔芬通过肠道HIF-1α增强糖酵解和屏障功能;延胡索乙素(THP)调控AMPK–SREBP-1c–Sirt1轴,促进FAO;藤茶减少丙酮酸、G-6-P等糖酵解中间产物积累。
结论与展望
糖酵解重编程整合MASLD中脂质合成、炎症、纤维化和癌变过程。单细胞RNA测序显示糖酵解在肝细胞和成纤维细胞中最活跃,与炎症区域空间共定位。靶向糖酵变酶(如PKM2四聚化激活剂)可特异性调控免疫代谢,但需开发肝细胞特异性递送系统(如GalNac偶联)以避免全身免疫抑制。糖酵解相关代谢物(乳酸、LDHA)作为生物标志物的临床转化仍需大规模验证。
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