谷氨酰胺酶1(GLS1)代谢重编程促进肝硬化中LGR5+祖细胞增殖的机制研究

本研究针对终末期肝病中肝再生障碍的临床难题，揭示了谷氨酰胺代谢从GLS2向GLS1的转变在多种病因肝硬化中的关键作用。通过免疫组化、类器官模型及代谢干预实验，研究人员发现GLS1通过ROS-Wnt/β-Catenin通路和氨基酸供给双重机制促进LGR5+祖细胞扩增，为靶向代谢重编程促进肝再生提供了新策略。

　　

研究背景与科学问题
肝脏作为代谢中枢，其再生能力在终末期肝病中严重受损。肝硬化时异常瘢痕组织形成和血管架构改变，导致经典的谷氨酰胺代谢分区化（门静脉区GLS2与中央静脉区GS）被破坏。既往研究发现谷氨酰胺酶1(GLS1)在非酒精性脂肪性肝炎(NASH)的肝星状细胞中激活，但其在多种病因肝硬化中的作用及其与肝祖细胞再生的关系仍是未解之谜。

上海交通大学医学院附属仁济医院联合荷兰格罗宁根大学医学中心的研究团队，通过分析酒精性肝病、病毒性肝炎、胆道闭锁等不同病因的肝硬化样本，结合人类肝脏类器官模型，首次揭示了GLS1通过双重机制促进LGR5⁺祖细胞增殖的分子通路。该成果发表于《Cellular and Molecular Life Sciences》，为代谢干预促进肝再生提供了理论依据。

关键技术方法
研究采用肝硬化患者组织标本（n=15）与健康对照（n=3），通过免疫组化/免疫荧光定位GLS1、GLS2和GS表达；建立人源肝脏类器官模型，使用GLS1特异性抑制剂CB839进行功能验证；结合RNA-scope原位杂交、ROS检测（DCFDA）、蛋白质/DNA合成标记（BrdU、HPG）等技术，解析GLS1通过ROS-Wnt/β-Catenin和氨基酸供给调控祖细胞增殖的机制。

主要研究结果

GLS1在多种肝硬化中特异性上调
• 免疫组化显示GLS1在健康肝脏几乎不表达，但在所有病因的肝硬化组织中显著增加（图1B-C），而GLS2表达降低。
• 空间分布分析发现GLS1⁺⁺细胞集中在纤维间隔和再生结节周边（表1），与肝硬化严重程度（Ishak评分）正相关。

GLS1与LGR5⁺祖细胞共定位
• 连续切片和共聚焦显微镜显示GLS1⁺肝细胞与LGR5⁺祖细胞在纤维带周围空间重叠（图4A-B）。
• RNA-scope证实两者mRNA共定位于纤维化交界区（图4C），提示代谢重编程与祖细胞激活的时空耦合。

GLS1调控类器官增殖的双重机制
• CB839抑制使类器官直径减小53%（图5B），Ki67⁺细胞减少40%（图5D-E），LGR5和AXIN2 mRNA下调2-3倍（图5F）。
• 机制1：CB839引发ROS累积（图6A），导致非磷酸化β-Catenin（ABC）核转位减少60%（图6C-E），GSH-EE可逆转此效应。
• 机制2：非必需氨基酸（NEAA）补充完全恢复CB839抑制的类器官生长（图7A-B）和DNA/蛋白质合成（图7D-E），表明GLS1提供增殖所需前体。

结论与意义
该研究首次阐明肝硬化中GLS1-GLS2代谢转换通过"抗氧化防御"和"合成原料供给"双重途径促进LGR5⁺祖细胞扩增：一方面通过维持GSH水平抑制ROS对β-Catenin的降解，激活Wnt靶基因；另一方面为核苷酸和蛋白质合成提供代谢底物。这一发现不仅解释了多种病因肝硬化中代谢重编程的共性规律，更为靶向GLS1联合营养干预（如GSH或NEAA补充）的再生治疗策略提供了实验依据。未来研究可进一步探索GLS1特异性抑制剂在逆转肝纤维化与促进再生中的平衡点。