糖原合成酶的缺乏通过激活ChREBP和AKT/mTOR1/SREBP1轴，促进小鼠体内的脂质积累

《Journal of Lipid Research》：Deficiency of glycogen synthase promotes lipid accumulation through ChREBP and AKT/mTOR1/SREBP1 axis activation in mice

肝细胞糖原合成酶（GS）在代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）中的核心作用及调控机制。研究显示GS缺乏通过激活ChREBP和AKT/mTOR/SREBP1通路促进肝脏脂肪合成及炎症，而AAV介导的GS过表达显著改善脂质沉积和代谢紊乱，为MASLD治疗提供新靶点。

　　
该研究系统探讨了肝细胞糖原合成酶（hepatic glycogen synthase, GS）在代谢相关脂肪性肝病（metabolic steatosis-associated steatohepatitis, MASLD）中的分子机制及其潜在治疗价值。研究团队通过构建GS基因敲除小鼠模型、代谢组学分析及细胞实验，揭示了GS缺失导致糖原代谢失衡，进而激活ChREBP和AKT/mTOR/SREBP1双通路促进肝脂沉积的分子机制，并证实GS过表达可逆转相关病理改变。

### 一、核心发现
1. **GS表达下调与MASLD病理特征强相关**
研究发现，肥胖、MASLD及代谢综合征相关肝病患者（MASH）的肝GS蛋白和GYS2 mRNA表达均显著降低。动物实验显示，GS基因敲除小鼠在正常饮食下即出现肝脂沉积、血糖调节异常和炎症反应，其肝甘油三酯（TAG）水平较对照组升高157%，且肝组织炎症标志物F4/80染色阳性细胞数增加2.3倍。当该模型小鼠接受高脂饮食时，肝脂沉积速度和炎症程度进一步加剧，表现为肝重降低与脂肪质量反常增加并存。

2. **GS缺失导致代谢流向异常**
通过肝组织代谢组学分析发现，GS缺陷导致糖酵解和磷酸戊糖途径代谢增强，生成大量葡萄糖-6-磷酸、乙酰辅酶A和木酮糖-5-磷酸。这些代谢物作为信号分子激活ChREBP和SREBP1两条通路：ChREBP通过调控脂肪生成关键酶（如FASN、ACC1）促进脂质合成，SREBP1则通过激活mTORC1增强胰岛素抵抗。双通路抑制实验证实，单独敲低ChREBP即可减少GS缺陷小鼠的脂滴体积和TAG含量达40%，而SREBP1抑制则主要影响脂肪酸合成后期步骤。

3. **性别差异与器官特异性效应**
研究首次发现GS缺陷在雄性小鼠中表现出更显著的肝脂沉积和炎症反应，其机制可能与雄性动物更强的胰岛素抵抗倾向有关。此外，GS缺失未影响肌肉或脂肪组织的糖原代谢，但导致肾脏代偿性损伤，表现为肾小球面积增大和尿蛋白/肌酐比值升高，提示糖代谢异常通过全身炎症信号网络引发多器官损伤。

### 二、关键机制解析
1. **糖原合成失衡的级联效应**
GS作为糖原合成的核心酶，其缺失导致餐后血糖清除障碍，引发两种补偿机制：一方面通过激活AKT/mTOR通路促进SREBP1分泌，增强脂肪酸合成；另一方面通过ChREBP响应糖代谢中间产物（如乙酰辅酶A）持续激活脂质合成。这种双通路协同作用使GS缺陷小鼠即使在正常饮食下仍出现肝脂肪变性。

2. **代谢物-转录因子级联激活**
研究发现GS缺失导致肝脏中葡萄糖-6-磷酸堆积，该代谢物既是ChREBP的天然激活剂，又通过磷酸化激活SREBP1的转录前体。通过RNA测序验证，GS缺陷小鼠肝组织中涉及脂肪酸合成（FASN、SCD1）和糖酵解（GCK）的基因表达上调率达60%以上。值得注意的是，ChREBP的激活程度与脂滴体积呈显著正相关（r=0.82），而SREBP1主要影响甘油三酯的储存形式。

3. **胰岛素信号传导的异常补偿**
尽管GS缺陷小鼠表现出胰岛素抵抗（ITT曲线显示胰岛素敏感性下降32%），但餐后胰岛素水平仍显著升高。这种矛盾现象源于肝脏糖原合成功能丧失后，外周组织对胰岛素的敏感性被部分代偿激活，同时肝脏通过AKT磷酸化维持糖异生关键酶活性，形成"双重胰岛素抵抗"状态。

### 三、治疗转化潜力
1. **AAV介导的GS过表达具有显著疗效**
在db/db糖尿病模型中，肝脏特异性过表达GS使肝脏TAG含量降低41%，血清甘油三酯水平下降28%，同时改善胰岛素敏感性（GTT曲线显示糖耐量提升35%）。机制研究显示，GS过表达通过负调控ACC1和DGAT1的表达，抑制ChREBP和SREBP1下游的脂质合成通路。

2. **靶向双通路的联合治疗策略**
实验证明，单独抑制ChREBP或SREBP1均可部分逆转GS缺陷的病理表型，但双通路抑制效果更显著（脂滴面积减少达67%）。这提示临床治疗可能需要联合调节血糖代谢（如SREBP1抑制剂）和脂质合成（如ChREBP抑制剂）。

3. **性别差异与临床应用考量**
研究发现雄性小鼠对GS缺陷更敏感（肝脂沉积量是雌性的2.3倍），这可能与其肝脏中mTORC1信号活性更高有关。这为性别特异性治疗提供了理论依据，未来临床转化需考虑性别差异。

### 四、创新性与局限性
1. **理论突破**
- 首次明确GS作为肝糖原合成的限速酶，其功能缺失直接导致脂肪酸从头合成双通路激活
- 揭示ChREBP在肝脂沉积中的核心调控作用（脂滴面积减少幅度最大，达45%）
- 阐明糖代谢异常与肾脏损伤的代谢-炎症协同机制

2. **技术革新**
- 开发新型AAV8-TBG载体系统实现肝脏特异性GS过表达（转染效率达92%）
- 建立单细胞脂滴定量技术（误差率<8%）
- 创新性采用"正常饮食+GS敲除"对照模型，排除饮食干扰因素

### 五、未来研究方向
1. **临床转化验证**
建议开展首个GS过表达治疗的临床前研究，重点关注db/db小鼠的长期疗效（如超过6个月）及安全性评估。

2. **分子机制深化**
- 解析GS与mTORC1的直接互作机制
- 探索ChREBP/SREBP1交叉调控网络
- 研究肝脏糖原代谢与肠道菌群互作的潜在关系

3. **技术优化方向**
- 开发更高靶向性的GS表达载体（如使用PHP.eB向量）
- 建立肝细胞特异性ChREBP抑制剂筛选平台
- 优化单细胞代谢组学分析流程（如采用10x Genomics V3测序芯片）

本研究为代谢性肝病的治疗提供了全新思路，通过恢复肝细胞糖原合成功能可系统性改善脂质代谢紊乱。其揭示的"糖原合成-双信号通路"调控网络，为开发靶向代谢性肝病的精准疗法奠定了理论基础。后续研究应着重解决载体长期安全性、性别特异性机制及跨物种转化可行性等问题，推动该策略向临床转化。