多底物依赖的肝脏新生脂肪生成在营养过剩小鼠模型中的调控机制及代谢综合征治疗启示

为解决胰岛素抵抗状态下肝脏新生脂肪生成(DNL)异常升高的机制问题，耶鲁大学团队通过靶向抑制糖酵解(GCK)、乳酸代谢(LDHA)和转氨酶(GPT2)通路，首次系统量化了不同碳源对脂肪生成的贡献。研究发现营养过剩小鼠的DNL高度依赖葡萄糖、乳酸和丙氨酸的协同供应，其中抑制GCK可使DNL降低69%，为代谢综合征相关脂肪肝和动脉粥样硬化(ASCVD)的治疗提供了新靶点。

　　

在现代社会高热量饮食的背景下，代谢相关脂肪性肝病(MASLD)和动脉粥样硬化性心血管疾病(ASCVD)的发病率持续攀升，其核心病理机制与胰岛素抵抗状态下肝脏新生脂肪生成(DNL)的异常激活密切相关。虽然已知DNL升高会导致血脂异常和肝脏脂质沉积，但驱动这一过程的代谢底物来源及其相对贡献始终是未解之谜。传统观点认为碳水化合物通过激活固醇调节元件结合蛋白1c(SREBP-1c)和碳水化合物反应元件结合蛋白(ChREBP)转录调控通路是主要诱因，然而近年研究发现，氨基酸、乳酸等多种底物都可能通过"底物推动"效应影响DNL，这些复杂通路的相互作用亟待系统解析。

耶鲁大学医学院Daniel F. Vatner团队在《Journal of Lipid Research》发表的研究中，创新性地采用反义寡核苷酸(ASO)技术靶向干预三种关键代谢酶——葡萄糖激酶(GCK)、乳酸脱氢酶A(LDHA)和谷丙转氨酶2(GPT2)，在控制饮食(CO)和营养过剩(ON)的C57BL/6J小鼠模型中，首次量化了不同碳源对肝脏DNL的贡献。研究通过²
H₂
O标记法检测DNL速率，结合GC-MS代谢组学和¹³
C₅
谷氨酰胺示踪技术，系统分析了三羧酸循环(TCA)通量和转录调控网络的变化。

关键实验技术：研究采用6周高脂饮食(HFD)建立营养过剩模型，通过ASO特异性敲低GCK、LDHA和GPT2表达；利用气相色谱-质谱联用(GC-MS)检测肝脏代谢物；²
H₂
O标记法量化DNL；¹³
C₅
谷氨酰胺示踪分析碳通量；qPCR检测脂生成相关基因表达。

Effect of ASO treatment in three-day high-fat fed mice is small
在短期高脂喂养的对照组(CO)小鼠中，单独抑制GCK或LDHA对DNL影响有限，而GPT2 ASO使肝脏甘油三酯(TG)降低46.8%，提示氨基酸可能是基础状态下主要碳源。

DNL is increased in six-week HFD fed mice
6周HFD喂养导致DNL升高41.8%，伴随TCA循环中间产物(柠檬酸+43.2%)增加和支链氨基酸(缬氨酸-56.3%)减少，证实营养过剩重塑了肝脏代谢网络。

Maintaining DNL in overnourished mice requires availability of multiple carbon sources
在ON小鼠中，GCK ASO使DNL骤降69.2%，效果显著优于GPT2(48.1%)和LDHA(33.1%)ASO，且伴随丙氨酸、乳酸等代谢物水平下降，揭示葡萄糖碳流在胰岛素抵抗状态下的核心地位。

Some effect of LDH ASO may be mediated by altered cytosolic redox state
LDHA ASO显著降低乳酸/丙酮酸比值，提示其部分通过调节胞质NAD⁺
/NADH氧化还原状态影响DNL。

Carbon flux into citrate is increased with chronic overnutrition and reduced with GCK ASO
¹³
C示踪显示ON小鼠柠檬酸合成酶(CS)通量增加74%，而GCK ASO可逆转这一现象，证实葡萄糖代谢直接影响TCA循环碳汇。

Molecular lipogenic programing is decreased with GPT2 and LDHA ASOs, but not GCK ASO
GPT2和LDHA ASO显著下调ChREBPβ(63%)和SREBP1c(74%)表达，而GCK ASO不影响转录调控，说明不同底物通过差异机制调控DNL。

这项研究颠覆了传统认知，证明在营养过剩状态下：1）葡萄糖成为DNL的主要碳源，其贡献超过氨基酸和乳酸；2）不同底物通过"双轨制"调控DNL——葡萄糖主要影响碳通量，而氨基酸/乳酸更多通过转录调控发挥作用；3）靶向GCK可最大程度逆转胰岛素抵抗相关的DNL升高。这些发现为开发选择性抑制肝脏葡萄糖代谢的疗法提供了理论依据，提示针对不同代谢阶段（底物供应 vs 转录激活）的联合干预可能是治疗MASLD和ASCVD的新策略。研究还提出"代谢灵活性丧失"概念，即胰岛素抵抗肝脏失去灵活选择碳源的能力，从而更依赖葡萄糖代谢，这一发现为理解代谢综合征的进展机制提供了全新视角。