《Biology》：Embryonic Phase Transition/Separation on Hepatic Liquid Crystal Droplets Is Essential for Liver Development
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相变或相分离发生在许多生理事件的细胞和组织中，例如早期秀丽隐杆线虫（C. elegans）发育中的蛋白颗粒（P granules）。不适当的相变常与病理过程相关，如RNA-蛋白复合物（RNP）和FUS突变相关疾病。鉴于其普遍性，相变已被认为是理解生理过程和病理
相变或相分离发生在许多生理事件的细胞和组织中，例如早期秀丽隐杆线虫（C. elegans）发育中的蛋白颗粒（P granules）。不适当的相变常与病理过程相关，如RNA-蛋白复合物（RNP）和FUS突变相关疾病。鉴于其普遍性，相变已被认为是理解生理过程和病理疾病的新前沿。然而，原位相变的分子和细胞机制仍鲜有描述。结合组织化学、偏振分析和生化薄层色谱，研究人员在泰和鸡（Gallus gallus domesticus Brisson）的发育过程中发现了一个大规模的相变变化。在胚胎第12天（E12），这些乌鸡的肝脏显示出从肝脂滴（HLD）到肝液晶滴（HLCDs）的突然大规模转变。研究人员通过表征典型的液晶（LC）双折射马耳他十字（Maltese crosses, MCs）的突然出现来识别这些变化，这些MCs出现在原本非双折射脂滴所在的肝细胞内。液晶状态通过形状变化的流动性和体外热相变测试得到确认。这些HLCDs持续存在直至孵化后的早期出生后几天。利用薄层色谱结合X射线衍射分析，研究人员确定这些HLCDs由胆固醇、胆固醇酯和卵磷脂组成，与细胞质膜的成分相同。在肝脏发育过程中，脂质组分的数量没有变化，表明没有触发这些变化的临界质量。然而，在HLD到HLCD转变期间，膜相关自噬标志物LC3A和Beclin 1的表达急剧增加。膜相关LC3A和Beclin 1的增加与HLCDs膜脂质成分的大量增加共定位。LC3A和Beclin 1信号增强的区域与厚度为69 ?（Bragg d值）的液晶MCs相关。这些关联表明自噬在胚胎肝脏发育的液晶相变中可能发挥调节作用。该自噬通路的重新激活可能是成人非酒精性脂肪肝病（NAFLD）发展的潜在机制。
相变（Phase Transition）或相分离（Phase Separation）在细胞和组织中广泛存在，如秀丽隐杆线虫（C. elegans）早期发育中的蛋白颗粒（P granules），其异常与RNA-蛋白复合物（RNP）及FUS突变相关疾病等病理过程密切相关。然而，原位相变的分子和细胞机制仍不明确。为探究胚胎肝脏发育中液晶相变的功能，研究人员以泰和乌鸡（Gallus gallus domesticus Brisson）为模型，结合组织化学、偏振分析、生化薄层色谱（TLC）及X射线衍射（XRD）等技术，系统揭示了胚胎第12天（E12）至出生后早期（P2）肝脏中肝脂滴（HLD）向肝液晶滴（HLCD）的转变过程。研究发现，HLCD由胆固醇、胆固醇酯和卵磷脂组成，与细胞质膜成分一致，且其形成伴随自噬相关蛋白Beclin 1和MAP1LC3A（LC3A）的表达显著升高，提示自噬可能调控膜脂质重塑。该论文发表在《Biology》。论文揭示液晶相变在肝脏器官发生中的关键作用，并为非酒精性脂肪肝病（NAFLD）的发病机制提供了新视角。
主要关键技术方法包括：偏振显微镜分析双折射马耳他十字（Maltese crosses, MCs）以鉴定液晶；压力释放实验和体外热相变测试评估流动性；薄层色谱（TLC）和X射线衍射（XRD）分析脂质成分；免疫荧光和Western blot检测Beclin 1和LC3A表达；GepLiver数据库（http://www.gepliver.org/）分析人类NAFLD样本中BECN1和LC3A表达及单细胞RNA测序（scRNA-seq）。样本来源于泰和乌鸡胚胎及出生后小鸡肝脏（南昌孵化蛋）。
研究结果：
3.1 体内相变向液晶滴发生在胚胎发育肝脏中：通过偏振显微镜系统观察，发现从E12开始肝细胞中出现双折射HLCD，其尺寸和数量随发育逐渐增加，至E20达峰值，并持续至出生后P12–P14，表明该相变对肝脏发育至关重要。
3.2 胚胎相变/相分离在单个滴内起始：对E16肝脏的HLCD进行偏振分析，观察到液晶化从滴内小区域起始，逐步扩展至1/4、1/2、3/4直至全双折射，该滴内相变过程（称为扇状剥离双折射）在E12后每日增强，至E18和E20双折射完全占优。
3.3 泰和胚胎发育期间肝液晶滴的脂质成分鉴定：通过油红O染色、组织化学及薄层色谱（TLC）分析，确定HLCD主要成分为胆固醇、胆固醇酯和卵磷脂；小角X射线散射（SAXS）和X射线衍射（XRD）进一步证实其晶体结构，晶面间距d值为69 ?，与胆固醇酯和胆固醇的衍射图谱一致。
3.4 泰和肝液晶滴的流动性：采用压力释放实验（P&R）和光学活性测量，证实HLCD在受压后形状改变、融合或分离，释放后恢复原形及马耳他十字双折射，确认其液晶特有的流动性。
3.5 泰和肝液晶滴的体外热相变：对E17肝脏标本进行加热-冷却循环，观察到HLCD从各向异性（液晶态）向各向同性（非双折射）的可逆相变，且双折射密度可恢复至原最大值，进一步证实液晶特性。
3.6 通过HLCD脂质成分分析Beclin 1和LC3A在HLCD中的表达和分布动态：Western blot显示Beclin 1在E16至P2期间表达逐渐升高，LC3A在E16最高后显著下降；免疫荧光共定位显示Beclin 1和LC3A沿肝索线性共分布，且与小麦胚芽凝集素（WGA）标记的细胞膜共定位，提示自噬蛋白参与膜脂质成分（胆固醇、胆固醇酯、卵磷脂）的调控。
3.7 与Beclin 1和LC3A相关的HLCD与NAFLD患者中的HLCD特性相似：利用GepLiver数据库分析人类NAFLD样本（n=362），发现BECN1表达显著升高，而MAP1LC3A无显著差异；单细胞RNA测序（scRNA-seq）显示NAFLD肝组织中肝细胞比例从6.7%增至26.6%，而单核细胞、巨噬细胞和内皮细胞比例下降；蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络显示BECN1和LC3A的直接相互作用蛋白包括MYC、ALB、PRSS57等，提示胚胎相变机制在NAFLD中可能被重新激活。
总结讨论：研究人员指出，HLCD并非脂质被动积累，而是在特定发育阶段（E12）出现、经历协调相变（E16–E20）、并在肝脏成熟后消失（P2）的高度有序结构，其成分（胆固醇、胆固醇酯、卵磷脂）为细胞膜构建提供储备。自噬蛋白Beclin 1和LC3A的表达动态与HLCD形成时程一致，提示自噬体可能通过调控膜脂质储存与分解参与HLCD调节。此外，与NAFLD患者中液晶滴的相似性表明，胚胎期相变机制的重激活可能是成人NAFLD的潜在发病机制。研究结论：胚胎肝脏发育伴随大规模相变和滴内相变，产生丰富的HLCD；其时间调控、特征组成和保守性提示其具有重要的生物学作用，而非脂质代谢的被动副产物。自噬蛋白Beclin 1和LC3A与HLCD的出现和相变时程重合，表明自噬可能通过自噬相关的细胞膜成分储存和分解调控HLCD。未来研究应聚焦于证实HLCD形成和相变行为的分子调控因子，并确定这些过程如何促进肝脏器官发生和疾病易感性。
