饮食诱导MASH中免疫、代谢与纤维化协同改变的全组织多组学资源图谱

《iScience》：A pan-tissue multi-omics resource atlas of coordinated immune, metabolic, and fibrotic alterations in diet-induced MASH

　　

代谢功能障碍相关脂肪性肝炎（MASH）是一种系统性代谢疾病，涉及多个器官的协同改变。研究人员建立了饮食诱导的小鼠MASH模型，并对七个代谢组织及循环系统进行了整合的转录组学、蛋白质组学和代谢组学分析，涵盖肝脏、白色与棕色脂肪组织、骨骼肌、胆囊、胰腺和血浆。多组学分析确定了跨组织的协同分子变化，包括改变的免疫、代谢和促纤维化程序。代谢组学分析进一步揭示了脂质和氨基酸代谢的广泛变化，以及组织和血浆中肠道来源代谢物的改变。若干在小鼠组织中显示转录本与蛋白质一致变化的候选分子（尤其在肝脏）亦得到独立人类肝脏数据集的支持。本研究为饮食诱导MASH提供了一份多组织、多组学资源，并为研究代谢关联器官间的分子互作提供了框架。

研究背景与立项依据

代谢功能障碍相关脂肪性肝炎（MASH）是代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）进展至炎症与纤维化的阶段，已成为全球肝硬化、肝细胞癌及肝脏相关死亡的主要病因之一。尽管肥胖与2型糖尿病流行推动其疾病负担骤增，单靶点药物疗效有限且不一致。既往研究多聚焦单一组织或单一分子层（转录、蛋白或代谢），难以刻画肝-脂肪-肌-胰-胆-循环之间的系统级协同改变。MASH本质上被视为累及多代谢器官的全身性疾病，但跨器官分子互作框架仍缺位。为此，研究人员在《iScience》发表该项研究，旨在建立饮食诱导小鼠MASH的多组织、多组学资源图谱，系统绘制免疫、代谢与纤维化程序的跨器官协同改变，并为转化研究提供参照。

主要技术方法概览

研究人员采用雄性小鼠分为正常胆碱饮食（NCD）对照组与Gubra Amylin NASH（GAN）饮食28周诱导晚期MASH组，各10只。对血浆、肝脏、附睾白色脂肪组织（eWAT）、肩胛间棕色脂肪组织（BAT）、骨骼肌、胆囊及胰腺开展匹配多组学：六组织（除胰腺因RNA降解外）RNA测序（RNA-seq，n=3/组）、七组织定量蛋白质组学（n=3/组）、血浆/肝脏/WAT/BAT非靶向代谢组学（LC-MS/MS，n=6/组）。差异阈值设为p<0.05且|log₂FC|>0.585。整合分析辅以UpSet交集、Hallmark基因集富集分析（GSEA）、GO/KEGG富集、主成分分析（PCA）及人鼠独立队列（GSE230639、GSE35961、GSE33814、GSE130970）交叉验证，部分候选分子以qPCR与Western blot在肝/脂肪复验。

研究结果

饮食诱导小鼠晚期MASH模型

GAN饲喂28周诱导体重增长、肝大、脂肪变性与高NAS评分；肝组织α-SMA、COL1A1、F4/80免疫标记增强，蛋白印迹证实纤维化标志物上调；eWAT肥大、BAT脂沉积、肌/胆/胰结构异常；肝与血浆TC、TG、ALT、AST均升高，确认多器官病理与全身代谢紊乱。

多组织转录组映射系统改变与组织特异响应

六组织RNA-seq显示WAT差异基因最多（3465上/2789下），肝次之（1746上/1012下），BAT呈下调为主。UpSet分析获跨组织共享基因（如Ms4a6d六组织同上调，Mmp12/Cidea/Top2a五组织上调）。炎症（Tnf、Il1b、Ccl2）与纤维化（Acta2、Col1a1、Timp1、Mmp家族）标志广泛激活。GO/KEGG富集于免疫、炎症、代谢过程。

跨组织通路汇聚锁定核心三联

Hallmark GSEA显示Inflammatory response、G2M checkpoint、Interferon gamma response、Coagulation在四组织正富集；肝组织中Inflammatory response（NES=2.29）、Oxidative phosphorylation（OXPHOS，NES=?1.78负向）、Epithelial-mesenchymal transition（EMT，NES=1.889）三者分别代表免疫激活、线粒体中呼吸链抑制与基质重塑，leading-edge基因（Fpr1、Ccl2、Ndufa5、Cox7b、Col1a1、Lox等）跨组织一致指向“免疫-代谢-纤维化”协同轴。

蛋白质组学验证多器官重编程

七组织蛋白组以前列腺（原文pancreas，译为胰腺）变更最剧，WAT、肝、BAT次之。UpSet示部分蛋白（HP、SAA4、APOA4、APOE、PLIN2、ACLY、PDK4）在≥3代谢组织同向改变，急性时相/免疫/脂质关联蛋白构成共享核心，各器官并存独特DEP，印证“协调+组织特异”双层重构。

转录-蛋白整合锁定跨层一致靶标

六组织RNA-蛋白配对整合中，WAT一致分子数最多，肝次之。UpSet示肝-WAT共享最大。Top40整合分子里Hp于血浆/肝/BAT/肌四组织同向上调，另有11基因三组织同向。GO富集集中于免疫炎症与代谢过程，证实跨层（转录-翻译）协同而非单层孤立事件。

小鼠与人MASH多层级验证

qPCR/Western blot于肝/WAT复验Lcn2、Cd5l、Mpeg1、Lrg1、Lgals3、Acly、Elovl6、Fasn及LCN2、ACLY、CD5L、LGALS3蛋白，方向一致。独立小鼠肝数据集（GSE230639、GSE35961）与人肝MASH数据集（GSE33814、GSE130970）中LCN2、CD5L、LGALS3、ACLY显著上调，证明部分跨组织靶标具种属间可重复性。

代谢组学整合揭示脂质/氨基酸/肠源网络系统重排

血浆/肝/WAT/BAT代谢组PCA完全分离。UpSet示LysoPC、共轭亚油酸、L-异亮氨酰-L-脯氨酸、2-氨基己二酸及肠菌衍生3-(3-羟苯基)丙酸硫酸盐、吲哚硫酸盐、酚硫酸盐、马尿酸等多组织同向改变。通路富集覆盖α-亚麻酸/亚油酸代谢、精脒精胺合成、磷脂酰胆碱合成、甲硫氨酸/嘌呤/生物素代谢；胆固醇通路在转录/蛋白层显著但未在LC-MS/MS非极性甾醇端富集，属方法覆盖局限。

讨论与结论翻译

MASH日益被认为是累及多代谢器官的系统性障碍而非肝局限病变。本研究作为描述性、假设生成资源，通过饮食诱导小鼠模型整合七组织转录/蛋白/代谢三层组学，提供晚期MASH系统级刻画。核心发现为跨组织共享程序——免疫激活、线粒体中OXPHOS抑制、细胞外基质重塑——在肝/脂肪/循环/肌/胆/胰协同出现；同时各器官保留特异响应（如WAT炎症与脂解相关转录最剧，胰腺蛋白重编程最广泛）。若干小鼠肝优先候选（LCN2、CD5L、LGALS3、ACLY）在人肝独立队列重现，说明跨物种部分保守。该多组织多组学图谱可作未来机制与转化研究的参照框架，但BAT/肌/胆/胰的人体对应验证、更大人类队列及甾醇定向代谢优化仍待补充。

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