在代谢功能障碍相关的脂肪性肝炎小鼠模型中，代谢和表观遗传异常导致了肝纤维化的发展

《Journal of Biological Chemistry》：Metabolic and Epigenetic Abnormalities Cause Hepatic Fibrogenesis in Metabolic Dysfunction-Associated Steatohepatitis Model Mice

肝纤维化、代谢综合征相关肝炎、SAM代谢、组蛋白甲基化、Cleu、小鼠模型

　　随着全球范围内与代谢功能障碍相关的脂肪肝疾病（MASLD）和代谢功能障碍相关脂肪性肝炎（MASH）的发病率不断上升，研究这些疾病的发生机制以及可能的干预策略变得尤为重要。本文探讨了CDAHFD（胆碱缺乏L-氨基酸定义的高脂肪饮食）诱导的MASH小鼠模型中的肝脏纤维化现象，并发现其与SAM/SAH比值及组蛋白修饰之间存在潜在联系。研究采用了多种技术手段，包括RNA测序、气相色谱-质谱（GC-MS）和液相色谱-质谱（LC-MS/MS）等代谢分析方法，系统性地分析了肝脏在CDAHFD喂养过程中的表型变化及其背后的分子机制。

研究发现，CDAHFD喂养后，小鼠肝脏在短短一周内就出现了显著的炎症反应和细胞外基质重塑。这些变化与肝脏纤维化的早期阶段密切相关。同时，代谢组学分析显示，CDAHFD喂养小鼠肝脏中戊糖磷酸途径的活性增强，SAM（S-腺苷甲硫氨酸）水平升高，而SAM/SAH比值（SAM与SAH的比值）也随之上升。这一比值与Tgfb1（转化生长因子β1）的mRNA表达水平存在正相关关系，表明SAM代谢异常可能在肝脏纤维化中起着关键作用。此外，SAM合成抑制剂环丙氨酸（Cleu）的使用显著降低了纤维化信号的激活程度，并缓解了肝脏纤维化的发生，进一步支持了SAM代谢与肝脏纤维化之间的关联。

在另一组实验中，研究者还评估了GAN饮食喂养的ob/ob小鼠模型，这一模型与CDAHFD模型在某些代谢特征上表现出相似性。GAN饮食喂养的小鼠肝脏中也观察到了SAM/SAH比值升高，以及与纤维化相关的基因表达上调。这些变化伴随着组蛋白H3修饰的改变，例如H3K4me3和H3K9me3的增加，以及H3K27me3的减少。这些组蛋白修饰的改变可能影响了与纤维化相关的基因表达，从而推动了肝脏纤维化的进程。

研究还发现，SAM不仅在肝脏纤维化中起关键作用，还可能通过影响表观遗传调控来促进疾病的发展。SAM作为甲基供体，能够影响DNA、组蛋白和代谢物的甲基化状态，进而改变基因表达模式。在CDAHFD模型中，SAM/SAH比值的升高与Tgfb1的表达增强有关，这表明SAM代谢异常可能通过表观遗传机制影响肝脏纤维化。此外，研究还指出，SAM/SAH比值的异常与肝脏星状细胞（HSCs）的激活密切相关，HSCs是肝脏纤维化的核心细胞类型之一，其在肝脏损伤后会转变为具有纤维化能力的肌成纤维细胞样表型。

值得注意的是，尽管CDAHFD模型因限制胆碱和甲硫氨酸而被认为与人类MASLD/MASH存在差异，但该模型中观察到的SAM/SAH比值升高和组蛋白修饰变化，与GAN饮食喂养的ob/ob小鼠模型以及人类MASH患者中的相关现象相似。这表明，SAM代谢异常可能在不同类型的MASH模型中都发挥着重要作用，并且其在肝脏纤维化中的机制具有一定的普遍性。因此，通过调节SAM/SAH比值，可能成为干预肝脏纤维化的新策略。

此外，研究还揭示了CDAHFD喂养小鼠肝脏中碳水化合物和氨基酸代谢的异常。例如，戊糖磷酸途径的活性增强可能与脂肪生成有关，而非单纯的氧化应激。尽管研究并未直接证实戊糖磷酸途径的活性与脂肪肝、炎症或纤维化之间的因果关系，但其在肝脏代谢中的重要性不容忽视。SAM的代谢异常可能通过多种途径影响肝脏功能，包括改变肝脏的脂质合成能力、影响细胞外基质的重塑以及调节基因表达。

在实验设计方面，研究者采用了多种方法来验证其假设。例如，在CDAHFD模型中，通过Cleu的使用观察到SAM合成受到抑制，从而显著降低了肝脏炎症和纤维化水平。此外，对肝脏组织进行组织学分析，如H&E染色、Masson’s三色染色和Sirius红/快绿染色，证实了肝脏脂肪变性和纤维化的发生。免疫组化分析则进一步揭示了肝脏中巨噬细胞的招募以及α-SMA（α-平滑肌肌动蛋白）表达的变化，这为肝脏纤维化的发生提供了直接证据。

为了更全面地理解SAM代谢异常如何影响肝脏纤维化，研究者还对肝脏组织中的组蛋白修饰进行了分析。通过Western blotting方法，研究发现CDAHFD喂养小鼠肝脏中H3K4me3和H3K9me3的水平显著升高，而H3K27me3的水平则降低。这些变化与肝脏纤维化相关基因（如Tgfb1、Col1a1和Acta2）的表达增强相一致，进一步支持了SAM代谢异常在肝脏纤维化中的作用。同时，研究还发现，在GAN饮食喂养的ob/ob小鼠模型中，SAM/SAH比值的升高同样伴随着组蛋白修饰的变化，这表明这种机制可能适用于多种MASH模型。

研究者还探讨了SAM代谢异常在不同MASH模型中的普遍性。尽管CDAHFD模型和GAN饮食喂养的ob/ob模型在饮食成分和代谢特征上有所不同，但两者均表现出SAM/SAH比值升高和组蛋白修饰变化的共同趋势。这提示SAM代谢异常可能是MASH病理过程中的一个关键环节，无论是在高脂肪饮食诱导的模型中，还是在代谢异常相关疾病模型中。此外，研究还提到，SAM代谢异常可能通过影响一碳代谢、维生素B族代谢和胆碱/甜菜碱途径等多种机制，最终导致肝脏纤维化的发生。

在实验方法上，研究者采用了多种先进的技术手段，包括高通量RNA测序、非靶向代谢组学分析以及特定代谢物的靶向定量。通过这些技术，研究者能够全面分析肝脏在CDAHFD喂养过程中的转录组和代谢组变化，并识别出与肝脏纤维化相关的关键代谢物和基因。例如，通过GC-MS和LC-MS/MS技术，研究者检测了肝脏中多种代谢物的水平变化，并发现SAM/SAH比值的升高与肝脏纤维化相关基因的表达增强密切相关。此外，RNA测序和基因集富集分析（GSEA）进一步揭示了肝脏中炎症反应和纤维化相关基因的表达模式，为理解MASH的分子机制提供了重要线索。

研究还强调了表观遗传调控在肝脏纤维化中的作用。SAM代谢异常可能通过改变组蛋白的甲基化状态，影响与纤维化相关的基因表达，从而推动疾病的发展。例如，H3K4me3和H3K9me3的增加可能促进某些纤维化相关基因的转录，而H3K27me3的减少则可能削弱对这些基因的抑制作用。因此，SAM代谢异常可能通过表观遗传机制影响肝脏纤维化的进程。

此外，研究者还提到，尽管CDAHFD模型存在一定的非生理性和争议，但其在揭示SAM代谢与肝脏纤维化之间的关系方面仍具有重要价值。通过比较不同模型的代谢特征和基因表达模式，研究者发现SAM/SAH比值的升高和组蛋白修饰的改变可能是肝脏纤维化发生的重要机制。这一发现为未来研究肝脏纤维化的表观遗传调控提供了新的思路。

综上所述，本研究通过系统性分析CDAHFD喂养小鼠和GAN饮食喂养ob/ob小鼠的肝脏代谢和转录组变化，揭示了SAM代谢异常与肝脏纤维化之间的潜在联系。研究结果表明，SAM/SAH比值的升高可能通过改变组蛋白修饰状态，进而影响与纤维化相关的基因表达，从而促进肝脏纤维化的发生。这些发现不仅加深了对MASH发病机制的理解，也为开发新的抗纤维化策略提供了理论依据。未来的研究可以进一步探讨SAM代谢异常在人类MASLD/MASH中的作用，并尝试通过调节SAM/SAH比值来干预肝脏纤维化。