《Signal Transduction and Targeted Therapy》：Zinc accumulation in macrophages exacerbates metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease progression
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代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）影响全球超过10亿人，但微量元素在其进展中的作用尚不明确。在此，研究人员确定了“巨噬细胞锌捕获”（即尽管全身性锌缺乏，但肝脏巨噬细胞中选择性锌积累）作为MASLD的关键驱动因素。在一个包含1069名MASLD个体的队列中
代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）影响全球超过10亿人，但微量元素在其进展中的作用尚不明确。在此，研究人员确定了“巨噬细胞锌捕获”（即尽管全身性锌缺乏，但肝脏巨噬细胞中选择性锌积累）作为MASLD的关键驱动因素。在一个包含1069名MASLD个体的队列中，研究人员发现血清锌水平与疾病严重程度呈负相关。在MASLD小鼠模型中，肝脏巨噬细胞以锌积累为标志。在小鼠中，锌外排蛋白Slc30a1的巨噬细胞特异性耗竭重现了人类MASLD病理。在巨噬细胞特异性Slc30a1缺陷的小鼠中，被捕获的锌激活了Ire1α-Xbp1s通路，该通路一方面刺激IL-1β分泌，通过IL-1β信号改变肝细胞的脂质代谢，另一方面增强了从巨噬细胞到肝细胞的直接脂质转移，从而协同加剧脂肪变性。值得注意的是，使用Ire1α抑制剂（4μ8C和STF-083010）或IL-1β阻断剂（临床批准的抗IL-1β抗体）治疗，可逆转临床前小鼠模型中已形成的脂肪变性、炎症和纤维化。这项工作重新定义了锌在MASLD中的作用，将范式从全身性缺乏转变为细胞特异性封存。它揭示了巨噬细胞中锌的积累通过脂肪酸转移和炎症驱动的代谢重编程加剧了肝细胞脂质积累，揭示了新的治疗靶点和具有临床可操作性的生物标志物。
代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD，一种与代谢异常相关的肝脏脂质沉积疾病）的全球发病率呈上升趋势，可从单纯性脂肪变性进展为脂肪性肝炎、肝纤维化甚至肝癌。由于MASLD致病机制复杂且不明确，目前有效的药物治疗手段极度匮乏。既往研究表明MASLD患者血清锌水平降低，且巨噬细胞在肝脏炎症反应及疾病进展中发挥关键作用，但微量元素锌在特定细胞类型中的稳态变化及其对巨噬细胞功能的影响尚不清楚。为探索锌在MASLD进展中的作用，研究人员开展了临床队列分析与动物模型研究。研究发现，巨噬细胞中锌的积累是加剧MASLD进展的关键驱动力，这一过程通过内质网应激介导的脂质转移和炎症信号协同加剧肝细胞脂质沉积。该研究将锌在疾病中的角色从全身性缺乏重新定义为细胞特异性积聚，揭示了针对巨噬细胞锌稳态及其下游通路干预的新型治疗策略。论文发表在《Signal Transduction and Targeted Therapy》。
本研究使用了包含1069名个体的MASLD临床队列样本，结合高脂饮食（HFD，一种诱导肥胖和肝脏脂质沉积的饮食模式）喂养的C57BL/6小鼠及巨噬细胞特异性Slc30a1敲除等基因修饰小鼠模型进行体内验证。研究运用了限制性立方样条（RCS，一种非线性回归分析方法）分析、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS，一种高灵敏度元素分析技术）测定金属离子含量、流式细胞术分群分析与荧光探针检测、转录组学与蛋白质组学测序及基因集富集分析（GSEA）。此外，研究人员还利用CRISPR-Cas9技术与稳转、瞬转构建了Xbp1s敲除与敲入细胞系，并结合共培养体系、双荧光素酶报告基因实验及体内药物干预开展了机制研究与疗效评估。
研究结果总结如下：
血清锌水平与人类和小鼠的MASLD进展呈负相关
通过对包含1069名个体的MASLD临床队列及HFD喂养的小鼠模型进行血清和肝脏锌含量检测，发现MASLD患者及小鼠血清锌水平降低，且血清锌水平与疾病活动度评分（NAS）呈负相关。通过流式细胞术及特定荧光探针检测，发现小鼠血清锌下降是由于锌离子进入了单核细胞和巨噬细胞，且MASLD小鼠肝脏巨噬细胞出现显著的锌积累，表明脂肪酸刺激是驱动巨噬细胞锌积累的关键因素。
巨噬细胞锌稳态缺陷加剧小鼠MASLD进展
研究人员构建了巨噬细胞特异性Slc30a1敲除小鼠模型。通过常规饮食及HFD喂养发现，该基因敲除导致巨噬细胞内锌积累。在HFD喂养下，敲除小鼠表现出更严重的肝脂质沉积和空泡损伤，且在西方饮食联合CCl
4（四氯化碳）模型中表现出更严重的肝纤维化与巨噬细胞浸润。结果表明，巨噬细胞锌积累特异性调控肝脏局部脂质代谢，促进MASLD早期进展。
Slc30a1 cKO小鼠肝脏中促炎巨噬细胞大量积累
通过流式细胞术对肝脏非实质细胞进行分群和qPCR分析，发现敲除小鼠肝脏中巨噬细胞比例显著增加，尤其是单核细胞衍生的巨噬细胞增多，且促炎基因表达显著上调。体外实验表明，棕榈酸（PA）处理能诱导敲除巨噬细胞促炎基因的高表达。这表明巨噬细胞锌积累选择性地在肝脏微环境中促进促炎型巨噬细胞的积聚。
巨噬细胞与肝细胞之间发生脂肪酸转移
通过转录组学、蛋白质组学分析以及体外共培养实验，研究发现敲除巨噬细胞中甘油三酯（TG）合成及脂肪酸摄取相关基因表达显著上调，导致细胞内脂滴增多。更重要的是，利用荧光标记的脂肪酸追踪技术，首次证实巨噬细胞可直接将脂肪酸转移至肝细胞，且该过程依赖于ApoE（载脂蛋白E）蛋白。在Apoe
?/?（载脂蛋白E敲除）小鼠中阻断该蛋白表达，可有效抑制巨噬细胞向肝细胞的脂肪酸转移并减轻肝脏脂质沉积。
Slc30a1缺陷的巨噬细胞通过分泌Il-1β促进肝细胞脂肪酸摄取和TG合成
利用敲除巨噬细胞条件培养基处理肝细胞并结合qPCR与脂质染色分析，发现巨噬细胞分泌的Il-1β能上调肝细胞中脂肪酸摄取基因Fatp1和TG合成基因Gpat1的表达，进而促进肝细胞脂质积累。利用Il-1β中和抗体或Nlrp3抑制剂处理则可逆转上述效应，证明了Il-1β信号在巨噬细胞与肝细胞代谢串扰中的关键作用。
巨噬细胞中锌积累是MASLD进展的基础诱因
通过蛋白质组学及体外锌离子干预实验，证实锌积累直接驱动了巨噬细胞脂质代谢异常与促炎极化。使用特异性锌螯合剂TPEN处理敲除巨噬细胞，可有效抑制促炎极化和脂质积累，并阻断其促进肝细胞脂质积累的能力。这表明细胞内锌积累是巨噬细胞介导炎症与脂质代谢功能障碍的关键驱动力。
巨噬细胞中锌积累导致内质网应激并激活Xbp1s
利用转录组学、蛋白质组学及电子显微镜观察，证实锌积累引发巨噬细胞内质网（ER）应激。在三条未折叠蛋白反应（UPR）通路中，仅Ire1α-Xbp1s通路被显著激活。进一步通过双荧光素酶报告基因、Xbp1s敲除与敲入细胞系等证实，Xbp1s作为关键转录因子直接调控脂肪酸摄取、TG合成及Il-1β分泌相关基因的转录，而使用Ire1α或Xbp1s抑制剂能够有效逆转敲除巨噬细胞的异常表型及其对肝细胞脂质代谢的不良影响。
内质网应激激活NF-κB以促进巨噬细胞极化并进一步产生Il-1β
结合蛋白质组学与信号通路分析，发现锌积累诱导的Ire1α-Traf2信号轴激活了NF-κB通路。使用NF-κB抑制剂能够显著抑制敲除巨噬细胞的促炎极化及其条件培养基诱导肝细胞脂质积累的能力。该部分研究阐明了锌积累驱动巨噬细胞炎症反应的上游信号级联机制。
Ire1α和Xbp1s抑制剂可改善小鼠MASLD
在体内预防和治疗实验中，给予HFD喂养的敲除及对照小鼠Ire1α或Xbp1s抑制剂。通过NAS评分、肝脏TG含量测定及组织学染色，证实药物不仅能预防MASLD的发生，还能逆转已形成的肝脏脂肪变性、炎症及巨噬细胞浸润。安全性评估显示特异性抑制剂具有更优的安全性，为临床药物再利用提供了依据。
最后，总结讨论部分的研究结论：本研究揭示了巨噬细胞特异性锌积累在促进MASLD病理发生中的全新机制。研究发现，血清锌水平与MASLD严重程度呈负相关，而肝脏巨噬细胞内锌的积聚直接受脂肪酸刺激驱动。巨噬细胞内锌积累通过激活Ire1α-Xbp1s通路，一方面促进NF-κB介导的促炎极化与Il-1β分泌，引发肝细胞代谢重编程，上调Fatp1和Gpat1表达；另一方面增强依赖ApoE的脂肪酸直接转移。这两条途径协同加剧了肝脏脂质沉积与炎症。靶向锌积累的上游或下游通路均可有效改善小鼠MASLD表型。研究不仅将血清锌确立为MASLD的非侵入性生物标志物，还为靶向巨噬细胞锌稳态或Ire1α-Xbp1s通路提供了具有临床转化前景的治疗新策略。
