激活素E是一种新的通过抑制白色脂肪组织的脂肪分解来防止肝脏脂肪变性的保护者

　　

韩国加图立大学李吉亚癌症与糖尿病研究所（Lee Gil Ya Cancer and Diabetes Institute, Gachon University）的研究人员在《实验与分子医学》（Experimental & Molecular Medicine）期刊上发表了题为 “Activin E is a new guardian protecting against hepatic steatosis via inhibiting lipolysis in white adipose tissue” 的论文。这一研究在非酒精性脂肪性肝病（NAFLD^{[注：非酒精性脂肪性肝病（Non - alcoholic Fatty Liver Disease），是一种与胰岛素抵抗和遗传易感密切相关的代谢应激性肝损伤疾病，常见症状包括肝区不适、乏力等，严重时可发展为肝硬化、肝癌。]} ）领域意义重大，为理解该疾病的发病机制和探索潜在治疗靶点提供了新的视角。

研究概述

在这篇论文中，研究人员发现激活素 E（Activin E）在预防非酒精性脂肪性肝病进程中起着关键作用。他们通过多种实验方法，深入探究了激活素 E 的表达调控机制及其在脂质代谢中的功能，为非酒精性脂肪性肝病的防治开辟了新方向。

研究背景

非酒精性脂肪性肝病是一种常见的慢性肝脏疾病，全球患病率约为 32.4%。内质网应激（ER stress^{[注：内质网应激（Endoplasmic Reticulum Stress），是指各种原因导致内质网稳态失衡，未折叠或错误折叠蛋白在内质网腔内蓄积，从而引发一系列应激反应。]} ）与脂肪变性以及向非酒精性脂肪性肝炎（NASH^{[注：非酒精性脂肪性肝炎（Nonalcoholic Steatohepatitis），是在非酒精性脂肪性肝病基础上，肝脏出现炎症、肝细胞损伤等更严重病变，是导致肝硬化、肝衰竭的重要原因之一。]} ）的进展密切相关。在疾病发展过程中，肝脏内质网虽能激活防御机制来维持代谢功能，延缓或阻止非酒精性脂肪性肝病的进展，但内质网应激保护肝脏免受非酒精性脂肪性肝病侵害的具体机制仍不明确。

激活素（Activins）作为转化生长因子 -β（TGF-β^{[注：转化生长因子 -β（Transforming Growth Factor - β），是一类多功能的细胞因子，在细胞生长、分化、凋亡以及组织修复等过程中发挥重要作用。]} ）超家族成员，参与多种生物学过程。其中激活素 A 和 B 在调节葡萄糖和能量代谢方面有重要作用，而激活素 C 和 E 的功能却鲜为人知。近年来，有研究表明激活素 E 与胰岛素抵抗和非酒精性脂肪性肝病有关，但肝脏中 Inhbe（编码激活素 E）的表达受何种生理病理条件调控、其调控机制以及在非酒精性脂肪性肝病中的代谢作用都有待进一步研究。

研究方法

1. 临床相关性分析：研究人员从基因表达综合数据库（Gene Expression Omnibus，GEO）和欧洲核苷酸档案库（European Nucleotide Archive）获取了五个转录组数据集，分析人类 INHBE 表达与非酒精性脂肪性肝病的临床相关性。

2. 动物研究：选用 8 周龄雄性 C57BL/6J 小鼠和 Inhbe 基因敲除（Inhbe-KO）小鼠开展实验，所有动物实验均遵循加图立大学相关机构动物护理和使用委员会的规定。

3. 高胰岛素 - 正常血糖钳夹实验：运用同位素稀释法，给禁食一夜的小鼠输注 [3 - 3H] - 葡萄糖，评估基础葡萄糖代谢；随后进行高胰岛素 - 正常血糖钳夹实验，测定胰岛素刺激下的全身葡萄糖通量。

4. 稳定同位素代谢通量研究：通过输注 [U - 13C??] 棕榈酸酯和 [1,1,2,3,3 - D?] 甘油等稳定同位素示踪剂，检测小鼠体内脂质代谢通量；还进行了 D?O 标记实验，分析肝脏甘油三酯（TG^{[注：甘油三酯（Triglyceride），是一种脂质，主要由甘油和脂肪酸组成，是体内储存能量的重要形式，血液中甘油三酯水平过高与心血管疾病等多种健康问题相关。]} ）合成和从头脂肪生成（DNL^{[注：从头脂肪生成（De novo Lipogenesis），是指利用碳水化合物、氨基酸等非脂肪物质合成脂肪酸和甘油三酯的过程，主要发生在肝脏和脂肪组织中。]} ）情况。

5. 统计分析：实验数据以平均值 ± 标准误（s.e.m.）表示，采用 Student’s t 检验比较两组数据的差异，用单因素方差分析及事后检验比较三组及以上数据的差异，P<0.05 为差异具有统计学意义。

研究结果

1. Inhbe 表达受肝脏内质网应激诱导：在长时间禁食的小鼠模型中，随着禁食时间延长，血浆游离脂肪酸、游离甘油和肝脏甘油三酯水平上升，肝脏 Atf4、Fgf21 和 Inhbe 表达也增加，表明 Inhbe 表达与内质网应激有关。分析人类非酒精性脂肪性肝病相关数据库发现，从正常肝脏到肝脂肪变性或非酒精性脂肪性肝炎进展过程中，INHBE 表达显著上升，且与 ATF4 表达呈正相关。用棕榈酸处理 AML12 细胞或构建化学诱导内质网应激模型，都能诱导 Inhbe 表达；而内质网应激抑制剂可抑制 Inhbe 表达。进一步研究证实，ATF4 能直接结合 Inhbe 启动子，是内质网应激条件下 Inhbe 表达的关键转录因子。

2. Inhbe-KO 小鼠具有消瘦但脂肪营养不良的表型：Inhbe-KO 小鼠与野生型（WT）小鼠体重和瘦体重相似，但脂肪量明显更低。喂食高脂肪饮食（HFD）4 周后，Inhbe-KO 小鼠抵抗肥胖，体重和脂肪量显著低于 WT 小鼠。代谢监测发现，KO 小鼠能量消耗更高，呼吸交换比更低，偏好利用脂肪供能。不过，KO 小鼠葡萄糖耐量受损，存在严重的肝脏胰岛素抵抗，血液甘油三酯和总胆固醇水平升高，呈现脂肪营养不良表型。

3. Inhbe-KO 小鼠患有严重脂肪肝：Inhbe-KO 小鼠肝脏体积和重量大于 WT 小鼠，组织学分析显示有严重脂肪肝，肝脏甘油三酯含量和血浆丙氨酸转氨酶（ALT^{[注：丙氨酸转氨酶（Alanine Transaminase），主要存在于肝细胞中，当肝细胞受损时，ALT 会释放入血，血液中 ALT 水平升高常作为肝细胞损伤的重要指标。]} ）水平显著增加。测量代谢通量发现，KO 小鼠体内肝脏脂肪氧化率增加，但离体肝脏组织的脂肪氧化率与 WT 小鼠相当，说明是脂肪酸供应增加导致氧化率上升。此外，KO 小鼠肝脏极低密度脂蛋白（VLDL^{[注：极低密度脂蛋白（Very Low - Density Lipoprotein），主要在肝脏合成，负责运输内源性甘油三酯至外周组织，其水平升高与心血管疾病风险增加相关。]} ）分泌增加，肝脏甘油三酯合成速率大幅上升，这是导致其脂肪肝的主要原因。

4. 脂肪组织中脂解增加导致 Inhbe-KO 小鼠肝脏脂肪积累：HFD 喂养的 Inhbe-KO 小鼠血浆游离脂肪酸水平显著高于 WT 小鼠，性腺脂肪组织重量和体积减小，脂肪细胞变小。体内脂解通量评估显示，KO 小鼠全身脂解明显增加，脂肪组织中与脂解相关的信号通路和基因表达水平显著激活，表明激活素 E 缺乏会促进脂肪组织脂解。

5. 激活素 E 通过 ALK7 - Smad 通路抑制脂肪细胞脂解：TGF-β 超家族蛋白通常通过 Smad 通路发挥作用。Inhbe-KO 小鼠脂肪组织中 Smad2 磷酸化水平显著降低，而用 Inhbe 过表达细胞的条件培养基处理完全分化的 C3H10T1/2 细胞后，Smad2 磷酸化水平增加，脂肪分解相关基因 Hsl 和 Atgl 的表达降低。ALK7 是主要在白色脂肪组织表达的受体，研究发现激活素 E 能直接结合 ALK7，通过 ALK7 - Smad2 通路抑制脂肪细胞脂解。

6. 激活素 E 过表达改善 Inhbe-KO 小鼠的脂肪肝：通过腺病毒系统在 WT 和 Inhbe-KO 小鼠中过表达 Inhbe，发现 KO 小鼠性腺脂肪重量增加，游离脂肪酸水平降低，脂肪组织中 Hsl 和 Atgl 基因表达下降，肝脏重量和甘油三酯含量显著减少，脂肪肝症状改善，说明激活素 E 可通过抑制脂肪组织脂解来预防肝脏脂肪积累。

研究结论与讨论

本研究深入揭示了激活素 E 在肝脏中的表达调控机制及其在非酒精性脂肪性肝病进展中的关键作用。激活素 E 是一种主要由肝脏表达和分泌的肝源性细胞因子，在肝脏内质网应激、长时间禁食、高脂肪饮食和非酒精性脂肪性肝病等条件下，其表达受 ATF4 上调。分泌的激活素 E 经血液循环，主要通过与脂肪组织中的 ALK7 结合，激活 Smad2 信号通路，抑制脂肪组织脂解，减少脂肪动员和肝脏脂肪酸流入。

在禁食过程中，肝脏会优先通过激活 FGF21 促进脂肪氧化来应对脂肪积累，之后激活素 E 的分泌则进一步减少脂肪酸流入肝脏。研究还发现，肝脏内质网应激是 Inhbe 表达的关键诱导因素，而非此前认为的高胰岛素血症。此外，虽然有研究推测 PPAR-α 可能通过 CREB3L3 调节 Inhbe 表达，但具体分子机制仍有待进一步研究。

Inhbe-KO 小鼠体重和脂肪量降低，是由于全身能量消耗增加，这可能源于肝脏和 / 或脂肪组织中脂肪燃烧增多。不过，人类和小鼠在代谢表型上存在差异，这与脂肪分布和肝脏脂质代谢不同有关。在非酒精性脂肪性肝病的发生机制方面，研究通过稳定同位素分析各代谢通量发现，肝脏脂肪氧化和 VLDL 分泌增加可能是对过量脂肪酸流入的代偿机制，而甘油三酯合成增加是导致肝脏脂肪积累的主要原因。

从治疗角度来看，抑制脂肪组织脂解以减少游离脂肪酸流入肝脏，有望成为治疗肝脂肪变性和胰岛素抵抗的有效策略，激活素 E 是潜在的治疗靶点。但抑制脂肪细胞脂解可能引发脂肪细胞异常扩张、炎症和肥胖等问题，需要长期研究评估。另外，激活脂肪组织脂解并促进外周组织脂肪燃烧，或许是一种新的治疗思路，但也要注意游离脂肪酸升高可能带来的不良影响。

总的来说，该研究明确了 NAFLD 条件下 Inhbe 表达的机制，证实激活素 E 通过激活脂肪组织中的 ALK7 - Smad 信号抑制脂解，减少脂肪动员和肝脏脂肪酸流入，为预防 NAFLD 提供了新的理论依据，为开发治疗非酒精性脂肪性肝病的新方法奠定了重要基础，对推动该领域的研究和临床实践发展具有重要意义。