富集MMP12的枯否细胞相关程序将ATF3相关的免疫代谢重塑与肝脏代谢功能障碍及纤维化通讯网络联系起来

《Food and Chemical Toxicology》：An MMP12-Enriched Kupffer Cell-Associated Programme Links ATF3-Associated Immunometabolic Remodeling to Hepatic Metabolic Dysfunction and Fibrotic Communication Networks

　　

- 单细胞分析揭示了饮食诱导代谢性肝损伤中富集MMP12的Kupffer细胞相关程序。
- 富集MMP12的巨噬细胞状态表现出独特的ATF3相关免疫代谢特征，包括与氧化磷酸化相关的表型。
- 在功能缺失和挽救模型中，ATF3的调控重塑了巨噬细胞的转录和线粒体代谢状态。
- CD93和FLRT2相关通路将巨噬细胞状态与肝细胞脂肪生成反应及肝星状细胞活化联系起来。
- 人类非酒精性脂肪性肝病和肝硬化数据集为肝疾病中保守的巨噬细胞调控程序提供了探索性证据。

## 引言

代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD），涵盖从单纯性肝脂肪变性到代谢功能障碍相关脂肪性肝炎（MASH）、晚期纤维化、肝硬化和肝细胞癌等广泛谱系，已成为全球最常见的慢性肝病之一（Deng等，2026；Pagadala等，2026）。随着肥胖、胰岛素抵抗和代谢综合征患病率不断攀升，MASLD已成为一项重大全球健康挑战，也是导致肝病相关发病率和死亡率的主要原因（Catalan和Gomez-Ambrosi，2026；Chan等，2026a）。尽管在理解肝脏脂质蓄积、炎症激活和纤维化重塑方面已取得实质性进展，但能够有效防止疾病进展的治疗策略仍然有限。这一治疗空白反映了MASLD复杂且动态的本质，其中代谢应激、免疫失调和组织重塑紧密交织，而非由单一致病途径所主导。因此，MASLD的概念框架已从单纯的代谢性疾病转向多因素免疫代谢性疾病，其中肝微环境内的细胞相互作用决定了疾病轨迹（Cilia等，2026）。

在参与MASLD进展的多种肝脏细胞群中，巨噬细胞已成为疾病起始、放大和消退的核心调控者。传统上，肝脏巨噬细胞被认为是一种相对均一的群体，主要负责代谢损伤后的炎症反应（Cen等，2026；Chan等，2026b；Chen等，2026）。然而，近期的单细胞转录组学、空间组学和多维度谱系研究从根本上改变了这一观点，揭示了广泛的巨噬细胞异质性，具有不同的发育来源、转录程序、空间分布和功能特性。肝脏巨噬细胞包括胚胎来源的Kupffer细胞（KCs）和单核细胞来源的 recruited 巨噬细胞，它们动态适应脂质过载、炎症信号和组织损伤。疾病进展伴随巨噬细胞状态的深刻重塑，包括脂质相关巨噬细胞（LAM）样群体的出现，其特征为脂质处理、溶酶体活性和代谢适应发生改变（Daemen等，2026；Dalamaga，2026；de Molon等，2026）。这些发现表明，巨噬细胞不仅是炎症效应细胞，而是高度可塑的调控者，能够整合组织环境中的代谢信息并将其转化为多种生物学效应。

尽管取得了这些进展，一个根本性问题仍未解决：哪些特定的巨噬细胞状态在MASLD进展过程中主动驱动病理转变，以及这些状态如何与其他肝细胞群体进行协调通信？现有研究已鉴定出多种疾病相关巨噬细胞群体，包括TREM2阳性脂质相关巨噬细胞、SPP1阳性巨噬细胞和瘢痕相关巨噬细胞样群体（Kobayashi等，2026；Kumari等，2026；Le等，2026）。然而，这些分类往往代表广泛的转录状态，而非功能定义的细胞程序。此外，具有相似分子特征的巨噬细胞群体可能根据疾病阶段、代谢背景和空间微环境产生不同的生物学效应（Luo等，2026；Mantovani等，2026；Mirowski等，2026；Mu等，2026；Njei和Kanmounye，2026）。因此，鉴定能够连接代谢应激与肝细胞功能障碍及纤维化激活的巨噬细胞状态，仍是该领域一个关键的未满足需求。近期的人类多组学研究进一步强调，MASLD进展过程中的巨噬细胞重塑具有高度动态性，表现为驻留Kupffer细胞的渐进性改变以及与代谢适应和组织重塑相关的特异性巨噬细胞状态的出现（Petridis等，2026；Qadri，2026；Rastogi，2026；Ren等，2026）。

越来越多的证据表明，巨噬细胞功能从根本上受到免疫代谢重编程的塑造。巨噬细胞并非被动地对代谢损伤作出反应，而是主动整合营养物质可用性、脂质信号和应激反应，从而决定炎症性和修复性结局。包括脂肪酸氧化、葡萄糖利用、线粒体活性和脂质转运在内的代谢途径影响巨噬细胞的身份和功能（Wang等，2026f；Wu等，2026；Xie等，2026；Xue等，2026）。在MASLD中，巨噬细胞代谢适应能力的破坏可能促进持续性炎症激活、组织修复障碍以及肝细胞和肝星状细胞的病理性通信。近期研究强调了协调巨噬细胞代谢状态的转录调控因子的重要性，表明理解巨噬细胞适应性的调控架构可能揭示新的治疗机会。特别是，激活转录因子3（ATF3），一种参与代谢和炎症调控的应激反应性转录因子，最近被发现与肝脏巨噬细胞代谢和MASH进展的控制有关，提示巨噬细胞代谢状态的转录调控是疾病生物学的重要维度（Wang等，2026a；Wang等，2026b；Wang等，2026c；Wang等，2026d；Wen等，2026）。

然而，仍有几个主要问题尚未得到解答。首先，巨噬细胞转录状态与其在病变肝脏中功能后果之间的关系仍未被充分理解。疾病相关巨噬细胞特征的鉴定虽然进展迅速，但特定巨噬细胞状态影响肝细胞脂质代谢和纤维化重塑的机制仍定义不清。其次，尽管细胞间通信分析揭示了巨噬细胞、肝细胞和基质细胞之间的广泛相互作用，但许多预测的通信通路缺乏功能阐明，需要谨慎解读。第三，来源于小鼠的巨噬细胞程序在人类肝疾病中的保守程度仍不确定，这突显了将实验模型与人类分子图谱相连接的整合分析的必要性。

## 实验节选

### 实验动物与饮食诱导代谢性肝损伤模型的建立

采用雄性C57BL/6J小鼠建立饮食诱导代谢性肝损伤模型。动物在无病原体条件下饲养，控制温度、湿度，采用12小时光照/黑暗周期，自由采食饮水。小鼠被随机分配到实验组，接受标准饲料或高脂饮食（HFD），持续指定时长以诱导代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）样肝损伤。

### 整合单细胞转录组分析揭示代谢性肝损伤期间的协调性肝脏重塑

为定义与饮食诱导代谢性肝损伤相关的细胞图谱，我们首先对肝脏单细胞转录组谱进行了整合分析。经过质控、标准化和细胞注释后，根据谱系相关的转录特征鉴定出主要肝脏群体，包括肝细胞、内皮细胞、肝星状细胞（HSCs）、Kupffer细胞（KCs）及其他免疫区室（图1A–B）。详细的

## 讨论

（Martinez-Perez等，2024；Platek和Szymanska，2024；Wang等，2024b）。代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）及其进展形式——代谢功能障碍相关脂肪性肝炎（MASH）——代表了现代肝病学的重大未解难题，因为疾病进展由代谢应激、免疫激活和组织重塑之间的复杂相互作用所主导，而非单一致病途径（Akabane等，2024；Diaz等，

## 结论

总之，本研究揭示了一种富集MMP12的Kupffer细胞相关程序，作为一种参与代谢性肝损伤和肝脏重塑的特定巨噬细胞状态。整合单细胞分析、功能验证和体内扰动实验证明，ATF3相关的免疫代谢调控以及巨噬细胞来源的CD93/FLRT2相关通信通路对肝细胞脂质功能障碍和纤维化激活具有贡献。这些发现扩展了对

## 伦理声明

所有动物实验均严格遵循ARRIVE 2.0指南以及美国国家卫生研究院《实验室动物饲养和使用指南》、欧盟指令2010/63/EU和英国1986年《动物（科学程序）法案》及相关指南进行。所有操作均经安徽医科大学机构动物护理和使用委员会审查批准（协议编号：LLSC20230142）。本研究全程使用雄性C57BL/6J小鼠。

## CRediT作者贡献声明

张王：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，可视化，验证，形式分析，数据管理。何晶：资金获取，形式分析，数据管理。潘天荣：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，可视化，软件，资源。刘盼盼：软件，资源，项目管理，方法论，调查研究，数据管理。

## 伦理声明

本研究遵循ARRIVE（动物研究：活体实验报告）指南进行。本研究已获得安徽医科大学机构动物护理和使用委员会批准（批准编号：LLSC20230142）。

## 数据可用性声明

作为小鼠HFD/饲料矩阵的主要小鼠非酒精性脂肪肝单细胞RNA测序数据集可在GEO数据库获取，登录号为GSE166504。本研究中用于验证的公开数据集可在GEO数据库获取，登录号分别为GSE186328和GSE136103。其他非公开的实验室材料和经处理的重分析结果可向通讯作者合理请求获取，但需遵守机构限制和伦理限制。

## 利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。

## 生成式人工智能及AI辅助技术在写作过程中的声明

在本工作的准备过程中，作者仅使用AI辅助语言工具进行语法检查、语言润色、一致性检查和编辑组织。作者对所有输出进行了审阅和编辑，并对文章内容承担全部责任。生成式AI或AI辅助工具未被用于创建、修改或增强实验图像、显微图像、免疫印迹、流式细胞术图或图形摘要。

## 资金支持

本工作得到2024年度合肥市卫生健康应用医学研究项目（资助号：Hwk2024zd006）和国家自然科学基金（资助号：82201867）的支持。资助方未参与研究设计、数据收集与分析、出版决策或论文撰写。

## 利益冲突声明

? 作者声明不存在任何已知的可能影响本研究报告工作的竞争经济利益或个人关系。

何晶 | 张王 | 刘盼盼 | 潘天荣