肝生长激素受体缺失通过上调CD36驱动非肥胖MAFLD的发病机制

《Life Metabolism》：Deletion of hepatic growth hormone receptor contributes to the pathogenesis of lean MAFLD by elevating CD36

本研究针对非肥胖型代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MAFLD）的发病机制尚不明确的现状，揭示了肝特异性生长激素受体（GHR）敲除（LGHRKO）小鼠可作为研究该疾病的理想模型。研究发现，GHR缺失通过激活C/EBPβ-CD36轴促进肝脏脂质沉积，并利用孟德尔随机化分析证实了生长激素（GH）信号与人类MAFLD风险的因果关联，为理解非肥胖MAFLD的病理生理提供了新视角，并为其治疗策略开发指明了潜在靶点。

　　

在全球范围内，代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MAFLD）已成为最常见的慢性肝病，其患病率持续攀升，预计将成为终末期肝病的主要原因。传统上，MAFLD常与肥胖相伴发生，但临床上存在一个不容忽视的群体——非肥胖或瘦人MAFLD患者。这些患者体重正常甚至偏瘦，却同样遭受着肝脏脂肪变性、炎症乃至纤维化的困扰。与肥胖MAFLD相比，瘦人MAFLD患者表现出相似甚至更高的肝纤维化严重程度和心血管疾病死亡风险，然而，其独特的发病机制却远未阐明，且缺乏能够精准模拟其病理特征的动物模型，这严重制约了针对该群体的有效治疗策略的开发。

以往研究发现，生长激素（GH）及其下游信号分子胰岛素样生长因子1（IGF-1）的水平异常与肝脏脂肪变性密切相关。例如，GH缺乏症患者MAFLD患病率更高，而GH补充疗法能改善MAFLD病理。生长激素受体（GHR）功能失调的患者（如Laron综合征）也易患MAFLD。动物实验中，肝脏GHR或其下游信号缺失的小鼠会出现肝脂肪变性，且体重正常或偏低，这一现象与瘦人MAFLD的特征有相似之处，但二者间的直接联系及其背后的分子机制尚不清晰。为了解决这一关键科学问题，发表在《Life Metabolism》上的这项研究应运而生。研究人员旨在深入探究肝脏GHR缺失在MAFLD，特别是非肥胖MAFLD发生发展中的具体作用，并揭示其潜在的分子机制，同时评估其在人类疾病中的潜在因果关联。

为了回答上述问题，研究人员综合运用了多种关键技术方法。他们首先构建了肝脏特异性Ghr基因敲除（LGHRKO）小鼠模型，并将其与正常饮食对照组和高脂饮食诱导的肥胖（DIO）小鼠模型进行比较。研究涉及了系统的体内表征，包括体重、器官重量、血清生化指标（如血脂、肝酶、GH、IGF-1、胰岛素、CCL5等）、葡萄糖耐量试验（GTT）和胰岛素耐量试验（ITT）以评估糖代谢和胰岛素敏感性。组织学分析（如H&E染色、油红O染色、天狼星红染色、免疫组织化学）用于评估肝脏脂肪变性、炎症、纤维化以及关键蛋白（如C/EBPβ, p-AKT）的表达和定位。分子生物学技术如实时定量PCR（qPCR）和蛋白质印迹（Western blot）被用于检测肝脏和脂肪组织中脂质代谢相关基因（如Acc1, Fas, Atgl, Cd36）和蛋白的表达水平。尤为重要的是，研究采用了单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术对肝脏细胞进行高分辨率转录组分析，以揭示GHR缺失后不同细胞簇（特别是肝细胞和巨噬细胞）的转录特征和功能变化。此外，为了将小鼠模型中的发现与人类疾病联系起来，研究团队利用公开的基因组关联研究（GWAS）数据库，进行了两样本孟德尔随机化（MR）分析，以探究GH水平、GHR与MAFLD风险之间的因果关系。

LGHRKO小鼠显示正常体重

研究人员成功构建了LGHRKO小鼠模型，证实其肝脏Ghr表达显著降低，且下游IGF-1水平也明显下降。与对照组小鼠相比，LGHRKO小鼠从4周龄到16周龄的体重均无显著差异，但显著低于DIO小鼠。在器官重量方面，LGHRKO小鼠的相对肝脏重量最高。血清学检测显示，LGHRKO小鼠的IGF-1水平显著低于对照组和DIO小鼠，而GH水平则显著升高。这些结果表明LGHRKO小鼠在保持正常体重的同时，出现了GH/IGF-1轴信号的紊乱。

LGHRKO小鼠表现出与DIO小鼠相似的血脂异常

血脂异常是MAFLD的核心特征之一。研究发现，LGHRKO小鼠与DIO小鼠一样，血清总胆固醇、游离脂肪酸（FFA）、低密度脂蛋白（LDL）和极低密度脂蛋白（VLDL）水平均显著升高，而高密度脂蛋白（HDL）有降低趋势。这表明尽管体重正常，LGHRKO小鼠已出现明显的血脂紊乱，这与瘦人MAFLD患者的临床特征相符。

LGHRKO小鼠表现出糖耐量失衡和胰岛素抵抗

胰岛素抵抗是MAFLD发生发展的关键驱动因素。通过GTT和ITT实验，研究人员发现LGHRKO小鼠的葡萄糖耐量和胰岛素敏感性均介于对照组和DIO小鼠之间，即存在明显的糖代谢异常和胰岛素抵抗，但程度较DIO小鼠轻。这与临床观察到的瘦人MAFLD患者也存在胰岛素抵抗的现象一致。进一步的机制探索发现，LGHRKO小鼠肝细胞内胰岛素信号通路的关键蛋白（如p-PI3K, p-AKT, p-mTOR）的磷酸化水平显著降低，提示肝脏局部胰岛素信号通路受损。

LGHRKO小鼠显示肝脂肪变性和肝功能障障碍

肝脏病理分析显示，LGHRKO小鼠肝脏出现了明显的肝细胞气球样变和大量的脂质沉积（油红O染色阳性），其肝脏甘油三酯（TG）含量与DIO小鼠相当。同时，反映肝细胞损伤的血清天门冬氨酸氨基转移酶（AST）和丙氨酸氨基转移酶（ALT）水平也显著升高。分子水平上，LGHRKO肝脏中脂质合成基因（如Acc1, Fas）表达上调，而脂解基因（如Atgl, Hsl, Mgl）表达下调，揭示了肝脏内部脂质代谢平衡向合成增强、分解减弱的方向倾斜，从而导致脂质过度积累。

LGHRKO小鼠在16周时进展为MASH

MAFLD的严重阶段是代谢功能障碍相关脂肪性肝炎（MASH），其特征是炎症和纤维化。对16周龄小鼠肝脏的分析显示，LGHRKO小鼠出现了胶原沉积（天狼星红染色阳性），并且纤维化相关基因（如Col1a1, Col3a1）和炎症因子（如TNF-α, IL-6, IL-1β）的mRNA表达水平显著上调，表明其肝脂肪变性已进展为MASH。

LGHRKO小鼠脂肪组织少于DIO小鼠

尽管LGHRKO小鼠肝脏脂肪堆积严重，但其各种脂肪组织（如附睾脂肪、皮下脂肪、棕色脂肪、肾周脂肪）的重量均显著低于DIO小鼠，甚至部分低于对照组。组织学显示其脂肪细胞体积更小。基因表达分析表明，其脂肪组织中脂质合成基因（如Srebp-1c, Pparγ）表达降低，而脂解基因（如Atgl, Hsl, Mgl）表达显著升高。这解释了为何LGHRKO小鼠体内脂肪总量少，但血液中FFA水平高——源于GH促进脂肪组织脂解作用增强。

单细胞RNA测序鉴定LGHRKO小鼠中不同的细胞簇

通过对肝脏细胞进行scRNA-seq分析，研究人员将66,493个细胞分为21个簇，并注释了包括肝细胞、巨噬细胞、内皮细胞等在内的不同细胞类型。值得注意的是，簇11（主要为巨噬细胞）和簇8、18（主要为肝细胞）在LGHRKO样本中显著富集。

LGHRKO小鼠中富集的巨噬细胞簇与MAFLD高度相关

簇11巨噬细胞高表达Ccl4、Ccl5等趋化因子。KEGG和GO分析显示该簇与趋化因子信号通路和细胞因子产生调节密切相关。血清检测证实LGHRKO小鼠CCL5水平升高。已知CCL5在MAFLD的纤维化中起作用，提示这类巨噬细胞可能通过炎症反应参与疾病进程。

LGHRKO小鼠中富集的肝细胞簇高表达C/EBPβ和CD36

对LGHRKO富集的肝细胞簇（簇8）的分析发现，其高表达Cebpb和Cd36等基因。免疫组化证实LGHRKO小鼠肝细胞核内C/EBPβ蛋白表达增加，Western blot显示CD36蛋白水平上调。CD36是主要的脂肪酸转运蛋白，其上调会促进肝脏对FFA的摄取。GO和KEGG分析显示簇8肝细胞中脂肪酸代谢、降解等通路被激活，表明肝细胞正试图应对过量的脂质负荷。

GH对NAFLD发展的因果效应

为了验证动物实验发现的临床相关性，研究人员进行了MR分析。结果发现，特定的GH水平（ebi-a-GCST90012032）与MAFLD风险存在因果关联（β < 0, P < 0.05），即较低的GH水平可能增加MAFLD风险，这在一定程度上支持了小鼠模型中观察到的GH信号改变与脂肪肝的关联。

综上所述，本研究提出了一个LGHRKO小鼠模拟瘦人MAFLD的致病模型：i) 肝脏GHR缺失导致IGF-1合成减少，反馈性引起GH升高；ii) 升高的GH作用于脂肪组织，增强脂解、抑制脂生成，导致脂肪减少和循环FFA增加；iii) 过多的FFA在CD36帮助下被肝细胞摄取；iv) 肝细胞内由C/EBPβ等转录因子驱动的脂肪新生合成，与来自外周的脂质共同导致肝脂肪变性；v) 同时，表达CCL5的巨噬细胞簇可能加剧肝脏炎症和损伤。

本研究首次系统证实了肝脏GHR缺失是驱动非肥胖MAFLD的关键因素，并确立了LGHRKO小鼠作为研究该疾病的宝贵模型。研究不仅深入揭示了肝脏局部（胰岛素信号受损、CD36介导的脂质摄取增加、脂代谢失衡）和系统（GH/IGF-1轴紊乱、脂肪组织脂解亢进）的多层次机制，还通过单细胞测序提供了细胞水平的高分辨率见解，并通过MR分析将基础研究发现与人类疾病风险相联系，凸显了其重要的转化医学意义。该研究为理解瘦人MAFLD这一独特亚型的发病机制提供了全新视角，揭示了GH/IGF-1信号通路和CD36作为潜在治疗靶点的重要性，为未来开发针对性的干预策略奠定了坚实的理论基础。