Rac1信号通路介导芹菜素改善肝脏脂质沉积和胰岛素抵抗的分子机制研究

本研究针对肥胖相关代谢紊乱（如NAFLD和胰岛素抵抗）缺乏有效治疗策略的现状，通过高脂饮食小鼠模型和Huh7细胞实验，揭示了天然黄酮类化合物芹菜素(Api)通过上调Rac1蛋白表达，激活自噬-线粒体通路并下调fetuin-A水平，从而改善肝脏脂质代谢和胰岛素敏感性的新机制，为代谢性疾病治疗提供了潜在靶点。

　　

随着全球肥胖率持续攀升，非酒精性脂肪肝(NAFLD)和胰岛素抵抗等代谢性疾病已成为重大公共卫生问题。当前临床治疗手段有限，而天然植物活性成分因其多靶点调控特性展现出独特优势。芹菜素(Apigenin, Api)作为广泛存在于柑橘、芹菜等植物中的黄酮类化合物，虽已被证实具有抗炎、抗氧化和抗肿瘤等活性，但其改善肝脏代谢紊乱的具体分子机制尚不明确。台湾大学医学院的研究团队通过系统的体内外实验，首次揭示Rac1信号通路在介导芹菜素代谢保护作用中的核心地位，相关成果发表于《Biomedicine》。

研究采用高脂饮食(HFD)喂养的小鼠模型和棕榈酸(PA)诱导的Huh7细胞胰岛素抵抗模型，结合LC-MS/MS蛋白质组学、Western blot、免疫荧光和线粒体形态分析等技术。关键实验技术包括：1) 蛋白质组学分析肝组织差异表达蛋白；2) 使用Rac1抑制剂(Z62954982/NSC23766)和siRNA进行功能验证；3) 2-NBDG荧光标记法检测葡萄糖摄取；4) 油红O和尼罗红染色评估脂质沉积；5) ATP检测和线粒体融合/分裂蛋白(OPA1/Mfn2/Drp1)分析。

3.1 Apigenin诱导HFD喂养小鼠肝脏中Rac1蛋白表达
蛋白质组学分析发现芹菜素处理组肝脏有1025个上调和1435个下调蛋白，其中Rac1在8条关键通路中显著富集。Western blot和免疫组化证实芹菜素(20 mg/kg)显著提高HFD小鼠肝脏Rac1表达水平。

3.2 Rac1上调介导芹菜素对PA诱导脂代谢紊乱的保护作用
时间梯度实验显示芹菜素处理使Huh7细胞胞浆和膜结合型Rac1分别在18h和9h达峰值，而PA处理则呈时间依赖性抑制Rac1。使用Rac1抑制剂或siRNA均能消除芹菜素对PA诱导脂质沉积的改善作用，证实Rac1的核心调控地位。

3.3 Rac1在芹菜素调控自噬和fetuin-A中起关键作用
Western blot分析表明，抑制Rac1会阻断芹菜素对PA诱导的fetuin-A上调和自噬标志物(LC3-II/p62)异常的调节作用，说明Rac1通过协调自噬流和肝因子分泌发挥代谢保护功能。

3.4 Rac1介导芹菜素改善线粒体功能和葡萄糖摄取
芹菜素能逆转PA导致的线粒体分裂蛋白(Drp1/Mff)异常和融合蛋白(OPA1/Mfn2)减少，促进ATP生成，这些效应均依赖Rac1激活。2-NBDG摄取实验进一步证实Rac1缺失会消除芹菜素对胰岛素刺激的葡萄糖摄取改善。

讨论部分强调，该研究首次阐明芹菜素通过Rac1依赖性机制同时调控三条关键通路：1) 激活自噬清除受损细胞器；2) 增强线粒体融合维持能量稳态；3) 抑制fetuin-A减轻胰岛素抵抗。这种"三位一体"的作用机制为代谢综合征治疗提供了新思路。值得注意的是，Rac1在自噬调控中表现出组织特异性，与既往在肺动脉内皮细胞中的研究结论相反，提示其功能可能受微环境调控。虽然研究存在临床数据缺失和剂量优化不足等局限，但为开发基于芹菜素的植物药或膳食补充剂奠定了理论基础。未来研究可结合Rac1活性检测和转基因动物模型进一步验证其治疗潜力。