代谢功能障碍相关脂肪变性肝病（MASLD）中aryl hydrocarbon receptor（AHR）表达下调而其激活通过胰岛素样生长因子结合蛋白1（IGFBP1）相关通路减轻人肝细胞脂肪变性

《Archives of Toxicology》：The aryl hydrocarbon receptor is downregulated in MASLD while its activation attenuates steatosis in human hepatocytes through an IGFBP1-associated pathway

　　

代谢功能障碍相关脂肪变性肝病（Metabolic dysfunction–associated steatotic liver disease, MASLD）是全球日益关注的公共卫生问题，但其多种致病机制尚未完全阐明。aryl hydrocarbon receptor（AHR）在MASLD中的作用存在争议，因其根据实验背景不同被描述为促脂肪变性或抗脂肪变性。研究人员通过对两个独立MASLD患者队列的人肝活检组织进行全基因组表达谱分析和RT-qPCR分析，证实AHR表达及其经典活性（通过CYP1A1 mRNA水平评估）与肝脂肪变性呈负相关。研究人员进一步在用2:1油酸:棕榈酸混合物（0.6 mM）诱导脂肪变性的不同供体培养人Upcyte?肝细胞中，联合外源性AHR激动剂β-naphthoflavone（BN, 25 μM）或内源性激动剂2-(1′H-indole-3′-carbonyl)-thiazole-4-carboxylic acid methyl ester（ITE, 25 μM）处理，探讨AHR的作用。通过甘油三酯定量和AdipoRed染色确定，AHR激活导致细胞内脂质水平统计学显著降低。研究人员对AHR激活的人肝细胞进行微阵列分析，鉴定出IGFBP1为显著诱导的靶基因。一致地，两个MASLD队列的肝脏中IGFBP1表达均降低，且与AHR表达水平呈正相关。此外，研究人员用人重组IGFBP1单独或与IGF1联合处理人肝细胞，减少了脂质蓄积，支持IGFBP1作为抗脂肪变性AHR通路中的潜在下游效应因子。综上，这些发现支持AHR及其靶基因IGFBP1作为人肝细胞肝脂质蓄积的关键负调控因子，并提示激活该通路可被纳入MASLD的治疗策略考量。

研究背景方面，代谢功能障碍相关脂肪变性肝病（MASLD）是全球最常见的慢性肝病，疾病谱从单纯脂肪变性进展至脂肪性肝炎、纤维化、肝硬化及肝细胞癌，与肥胖、胰岛素抵抗、2型糖尿病、肠道菌群失调及遗传易感性密切相关，肝内甘油三酯蓄积是其定义性标志，胰岛素/胰岛素样生长因子（IGF）轴等内分泌信号也参与调控脂质处理与疾病进展，因此鉴定抑制人肝细胞脂质蓄积的通路是MASLD研究的重要目标。aryl hydrocarbon receptor（AHR）是碱性螺旋-环-螺旋转录因子，初始被表征为环境污染物介导的外源性毒性介质，后可转位入核与芳香烃受体核转位蛋白（ARNT）二聚化结合异生物质响应元件调控CYP1A1等经典靶基因，也被认为是整合外源配体与内源及菌群代谢物的环境与代谢传感器，可调节炎症、细胞命运、代谢适应与组织稳态。AHR在肝脂肪变性与MASLD中的作用存在争议：持续高亲和力外源性配体暴露下AHR激活关联脂质蓄积、氧化应激与代谢功能障碍，被视为毒性脂肪变性不良结局通路（AOP）的分子起始事件（MIE）；而肝细胞AHR缺陷加重饮食诱导的脂肪变性与肝损伤，部分内源或菌群来源配体激活AHR可通过限制脂肪生成与炎症信号发挥肝保护作用，这种矛盾提示AHR代谢后果具情境依赖性，但AHR与人肝脂肪变性的直接证据仍有限，因此研究人员开展本研究明确AHR在人肝中是促还是抗脂肪变性表型，结合人肝组织分析与培养人肝细胞功能研究，鉴定AHR通路与肝脂肪变性的负关联及下游效应因子，论文发表于《Archives of Toxicology》。

关键技术方法方面，研究人员使用两个独立人肝样本队列：33例肥胖患者减重手术楔形肝活检队列（选10例做全转录组微阵列）与44例非肥胖肝生物样本库死亡供体肝样本队列；使用多人供体来源Upcyte?人肝细胞（保留原代人肝细胞基因表达与功能特性）进行体外脂肪变性模型构建与AHR激动剂处理；通过全基因组表达谱微阵列（Clariom S阵列）与RT-qPCR检测基因表达，以甘油三酯（TG）提取定量与AdipoRed^TM染色量化脂质蓄积，采用Pearson相关与t检验进行统计分析。

研究结果部分，首先是Hepatic steatosis is negatively associated with the AHR pathway in human liver（人肝中肝脂肪变性与AHR通路呈负关联）。其中Microarray analyses reveals downregulation of the AHR pathway in obese patients with MASLD（微阵列分析揭示肥胖MASLD患者AHR通路下调）：研究人员对10例高低肝脂肪含量肥胖患者肝活检微阵列分析发现310个显著差异基因，AHR与CYP1A1分别下调1.8与3.0倍，通路富集显示AHR通路在脂肪变性中下调。RT-qPCR analysis confirms the negative correlation of AHR and CYP1A1 expression with liver fat content（RT-qPCR分析证实AHR与CYP1A1表达与肝脂肪含量负相关）：扩大肥胖队列至33例及非肥胖44例队列的相关分析均显示AHR、CYP1A1 mRNA与肝脂肪参数（数字图像脂肪百分比、MRI-PDFF、TG含量）呈显著负相关，且AHR与CYP1A1表达呈强正相关，排除肥胖因素干扰。

其次是AHR activation reduces lipid accumulation in cultured human hepatocytes（AHR激活减少培养人肝细胞脂质蓄积）：研究人员用油酸:棕榈酸（2:1, 0.6 mM）诱导肝细胞脂肪变性，联合BN或ITE处理，通过TG定量与AdipoRed染色发现两种AHR激动剂均显著降低细胞内脂质水平，同时诱导CYP1A1表达，证实人肝细胞中AHR具抗脂肪变性作用，MASLD中AHR下调可能促进疾病进展。

接着是IGFBP1 identified as an AHR target gene with a potential anti-steatotic effect（IGFBP1被鉴定为具潜在抗脂肪变性效应的AHR靶基因）：研究人员对BN处理的人肝细胞微阵列分析发现353个差异基因，维恩图重叠BN上调与MASLD下调基因得到CYP1A1、IGFBP1、METTL7B、P4HA1四个基因，优先关注IGFBP1（关联代谢肝病），RT-qPCR证实BN处理显著诱导IGFBP1表达；两队列人肝样本中IGFBP1表达与肝脂肪含量负相关，与AHR表达正相关，提示AHR–IGFBP1轴参与肝脂质代谢调控。

然后是Anti-steatotic activity of IGFBP and IGF1 in cultured human hepatocytes（IGFBP与IGF1在培养人肝细胞中的抗脂肪变性活性）：研究人员用重组IGFBP1、IGF1单独或联合处理肝细胞，AdipoRed定量显示IGFBP1单独显著减少脂质蓄积，IGF1单独轻微非显著减少，二者联合减少最显著，表明IGFBP1是AHR激活下游效应因子，通过限制甘油三酯蓄积发挥作用。

讨论部分总结，目前尚无研究在定量表征肝脂肪的MASLD队列中系统评估肝AHR表达，本研究显示两独立队列中肝AHR与CYP1A1表达与肝脂肪负相关，人肝细胞AHR激活减少脂质蓄积，转录组鉴定IGFBP1为AHR诱导基因且在脂肪变性肝中下调，重组IGFBP1减少肝细胞脂质蓄积，支持人肝存在AHR相关抗脂肪变性程序，IGFBP1为潜在下游介质。AHR在MASLD的作用争议源于情境依赖性（配体性质、暴露时长、组织特异性等），持久性毒理激动剂（如TCDD）与瞬时激动剂（如BN）激活程序不同，本研究瞬时激活支持AHR抗脂肪变性；本研究未观察到人肝中AHR与CD36相关及BN诱导CD36，提示人肝细胞AHR抗脂肪变性不涉及CD36中心机制，需重新审视毒性脂肪变性AOP中AHR恒为促脂肪变性的假设；IGFBP1是AHR响应基因，其肝合成减少可能导致血清IGFBP1降低，既往研究提示其通过下调SREBP-1c、FASN、SCD1、上调PPARα、CPT1及抑制NF-κB/ERK减轻脂质蓄积，本研究功能数据支持该机制框架；IGF1与IGFBP1联合效果最优，二者交互需进一步研究。研究局限性包括人肝关联无因果、AHR活性仅用CYP1A1推断未做受体结合或启动子占据、未做AHR基因操作验证、未排除其他下游机制，但本研究提供人MASLD转化证据，缩小既往矛盾研究与人间疾病的差距，AHR–IGFBP1轴为未来机制与治疗研究提供框架。

研究结论部分翻译：据研究人员所知，尚未在具肝脂肪定量表征的脂肪变性/MASLD患者队列中系统评估肝AHR表达。本研究表明，在两个独立队列中，肝AHR表达及其经典靶基因CYP1A1均与肝脂肪含量呈负相关。同时，脂肪酸负荷的人肝细胞中AHR激活减少了细胞内脂质蓄积，转录组分析鉴定出IGFBP1为AHR可诱导基因，其在脂肪变性人肝中也下调。一致地，人重组IGFBP1减少了培养人肝细胞的脂质蓄积。综上，这些发现支持人肝中存在AHR相关的抗脂肪变性程序，并指出IGFBP1为该反应的合理下游介质。人肝中观察到的AHR通路抑制本身并不表明AHR信号减弱是致病还是适应性，文献中该问题仍存争议，因实验研究依模型不同报告相反结果。本研究培养人肝细胞结果支持瞬时激活条件下AHR的抗脂肪变性作用，与既往BN激活AHR减少人肝细胞脂肪合成基因表达一致，而持久毒理激动剂TCDD处理原代人肝细胞虽瞬时抑制脂生成基因仍蓄积脂肪酸，提示持久与瞬时激动剂触发程序不同。本研究重要发现是鉴定IGFBP1为AHR激活在肝细胞上调且在人肝与AHR表达正相关、与脂肪变性负相关的少数基因之一，IGFBP1是AHR响应基因且其表达在脂肪变性人肝中降低，功能数据显示重组IGFBP1减少培养人肝细胞脂质蓄积，与既往IGFBP1减轻实验模型脂肪变性一致，机制上关联脂生成调节器下调、β氧化相关基因上调及炎症信号衰减。数据提示IGF1也调节该反应，IGF1单独效果微弱，二者联合脂质减少最显著，兼容IGF1调节肝炎症与脂质代谢及IGFBP1通过RGD结构域独立作用的研究，但二者功能交互需进一步机制研究。研究局限性包括人肝关联无因果、AHR活性仅用CYP1A1推断、未做AHR遗传操作验证、未排除其他下游机制。尽管有局限，本研究提供与人MASLD直接相关的转化证据，结合人肝定量分析与培养人肝细胞机制观察，强烈支持人AHR信号与肝脂肪变性的保护性关联，虽需进一步研究确立因果，但这些发现缩小了既往矛盾研究与人疾病的差距，鉴定AHR–IGFBP1轴为MASLD未来机制与治疗研究的 promising 框架。