《Frontiers in Immunology》：The role of lysine acylation in metabolic dysregulation and inflammatory responses within the hepatic immune microenvironment of MASLD
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代谢功能障碍相关脂肪性肝病(MASLD)是一种以代谢异常、持续性低度炎症和肝功能改变为特征的慢性肝脏疾病。除了脂质积累和能量代谢失调外，蛋白质的代谢相关翻译后修饰也可能参与MASLD的发生和发展。在这些修饰中，赖氨酸酰化受细胞内酰基辅酶A(acyl-CoA)种
代谢功能障碍相关脂肪性肝病(MASLD)是一种以代谢异常、持续性低度炎症和肝功能改变为特征的慢性肝脏疾病。除了脂质积累和能量代谢失调外，蛋白质的代谢相关翻译后修饰也可能参与MASLD的发生和发展。在这些修饰中，赖氨酸酰化受细胞内酰基辅酶A(acyl-CoA)种类和丰度以及酰基转移酶和去酰化酶活性的调控，可调节代谢酶活性、炎症信号通路和基因转录。本综述总结了MASLD中代谢失调与赖氨酸酰化之间的相互作用，特别强调肠道来源代谢物、肝脏糖脂代谢紊乱以及亚细胞代谢环境改变如何影响不同赖氨酸酰化修饰的形成。此外，从肝细胞、巨噬细胞、肝星状细胞(HSC)和肝窦内皮细胞(LSEC)的角度，本综述讨论了赖氨酸酰化在细胞损伤、炎症反应、肝星状细胞活化和肝纤维化中的潜在作用。研究人员还重点阐述了赖氨酸酰化作生物标志物和治疗靶点的当前进展，并提出整合代谢示踪、空间组学和位点特异性基因组编辑的策略可进一步阐明关键酰化事件在MASLD中的功能意义。总体而言，赖氨酸酰化与MASLD中的代谢紊乱、肝脏炎症和纤维化过程密切相关。深入了解细胞类型特异性的调控性酰化位点将有助于评估其作为MASLD生物标志物和治疗靶点的潜在应用价值。
一、引言
代谢功能障碍相关脂肪性肝病(MASLD)是一种主要由代谢异常驱动的慢性肝脏疾病。随着对疾病认识的深入，MASLD不再被视为单纯的代谢性疾病，而被越来越多地认为是一种与持续性免疫失调和慢性炎症密切相关的疾病。流行病学研究显示，MASLD影响全球约30%的成年人，常伴有肥胖、2型糖尿病和心血管代谢疾病。在疾病进展过程中，单纯性脂肪变性可进一步发展为代谢功能障碍相关脂肪性肝炎(MASH)、肝纤维化，最终进展为肝细胞癌(HCC)，从而增加终末期肝病和全因死亡风险。
二、MASLD中代谢失调与赖氨酸酰化的关系
赖氨酸酰化改变与细胞内酰基辅酶A的种类和丰度密切相关。在MASLD发生和进展过程中，进入肝脏的肠道来源代谢物和肝脏糖脂代谢紊乱可重塑不同亚细胞区室内的酰基辅酶A池，从而为赖氨酸酰化失调提供代谢条件。肠道微生物可发酵膳食中的微生物可及性碳水化合物(MAC)并产生多种代谢物。短链脂肪酸(SCFAs)包括乙酸、丙酸和丁酸，进入肝脏后分别转化为乙酰辅酶A和丙酰辅酶A，为赖氨酸乙酰化(Kac)和赖氨酸丙酰化(Kprop)提供底物。当MAC可用性降低或肠道菌群失调时，肠道发酵模式可能从碳水化合物发酵转向蛋白质发酵，产生氨、硫化氢、对甲酚和脂多糖(LPS)等代谢物，这些代谢物可通过门静脉循环进入肝脏。肝细胞内过量的游离脂肪酸摄取，特别是棕榈酸，可诱导脂毒性应激并增强脂肪酸β-氧化(FAO)，导致线粒体活性氧(mROS)产生增加。此外，线粒体功能障碍导致三羧酸(TCA)循环异常，琥珀酸和琥珀酰辅酶A积累，促进赖氨酸琥珀酰化(Ksucc)的形成。在过量葡萄糖和脂质可用条件下，从头脂肪生成(DNL)增强，乙酰辅酶A羧化酶(ACC)活性增加促进丙二酰辅酶A的产生，其既可抑制肉碱棕榈酰转移酶1A(CPT1A)，又可作为赖氨酸丙二酰化(Kmal)的底物供体。神经内分泌应激通过激活交感神经系统和下丘脑-垂体-肾上腺轴，增强肝脏底物动员、线粒体代谢负担和氧化应激，重塑细胞内代谢物可用性，增加酰基辅酶A代谢物的产生。亚细胞区室特征也影响赖氨酸酰化的发生和程度。细胞核和细胞质中，赖氨酸酰化主要由酰基转移酶包括p300/CBP和赖氨酸乙酰转移酶(KAT)家族成员介导的酶促催化调控。相比之下，线粒体基质环境相对偏碱性(pH约7.8-8.0)，赖氨酸残基更易去质子化，当琥珀酰辅酶A和丙二酰辅酶A等反应性硫酯代谢物积累时，可能发生非酶促赖氨酸酰化。
三、MASLD中不同肝细胞类型的赖氨酸酰化改变
肝细胞是MASLD早期阶段表现出代谢异常的主要细胞类型之一。失调的赖氨酸酰化可影响脂肪酸氧化、尿素循环和线粒体能量代谢相关蛋白的功能，包括CPT1A、琥珀酸脱氢酶亚基A(SDHA)和氨甲酰磷酸合成酶1(CPS1)。持续代谢应激下，肝细胞还可发生衰老相关改变，获得衰老相关分泌表型(SASP)，表现为分泌多种炎症细胞因子和趋化因子。库普弗细胞和单核细胞来源巨噬细胞均参与MASLD进展过程中的肝脏炎症反应。暴露于肠道来源LPS和脂毒性游离脂肪酸可促进巨噬细胞向促炎状态转变。糖酵解活性增强导致细胞内乳酸积累增加，促进组蛋白赖氨酸乳酰化(Kla)水平升高，如H3K18la。随着炎症反应持续和乳酸进一步积累，免疫调节和组织修复相关基因启动子区域的组蛋白乳酰化水平增加，促进巨噬细胞向免疫调节或促纤维化状态转变，出现脂质相关巨噬细胞(LAMs)等特殊巨噬细胞群。肝星状细胞从静息状态向活化表型转变是MASLD相关肝纤维化的关键病理过程。活化肝星状细胞(aHSCs)经历代谢重编程，糖酵解和谷氨酰胺分解增强。己糖激酶2(HK2)表达增加促进糖酵解和乳酸产生，与组蛋白乳酰化水平升高相关。H3K18la在纤维化相关基因包括COL1A1、ACTA2和SOX9的启动子和增强子区域水平增加，染色质可及性增强，促进促纤维化蛋白表达。肝窦内皮细胞(LSECs)在维持肝脏免疫耐受和微血管稳态中发挥重要作用。MASLD进展过程中，KLF2、eNOS和NO水平降低，LSECs发生毛细血管化。SIRT1表达和活性降低导致eNOS乙酰化水平增加，损害其酶活性，减少NO合成和释放，削弱LSECs对HSC活化的抑制作用。
四、赖氨酸酰化与MASLD进展
在MASLD早期阶段，失调的赖氨酸酰化可影响线粒体能量代谢。CPT1A特定赖氨酸残基的丙二酰化可损害其转运活性。SIRT5功能受损条件下，线粒体长链酰基辅酶A脱氢酶(LCAD)的琥珀酰化水平增加，酶活性降低。CPT1A和LCAD功能异常共同降低脂肪酸β-氧化，将过量游离脂肪酸转向甘油三酯合成，促进肝细胞脂质积累。丙酮酸脱氢酶(PDH)复合物催化亚基PDHA1关键赖氨酸残基的乙酰化或琥珀酰化可降低PDH复合物催化丙酮酸转化为乙酰辅酶A的能力，部分丙酮酸通过乳酸脱氢酶A(LDHA)转向乳酸产生。在MASLD向MASH进展过程中，赖氨酸酰化可通过调控NF-κB、STAT3和NLRP3炎症小体信号通路调节肝脏炎症反应。SIRT1表达和活性降低导致NF-κB p65亚基K310乙酰化水平增加，增强其转录活性和靶基因启动子结合能力，促进IL-6、IL-1β和TNF-α等炎症介质表达。STAT3在K685位点的乙酰化促进其同源二聚体形成和核转位，酮体代谢改变可能影响STAT3的β-羟基丁酰化(Kbhb)状态。NLRP3乙酰化促进其与ASC相互作用和炎症小体组装，SIRT2介导的去乙酰化则抑制该过程。肝纤维化进展中，H3K18la和H3K27la在促纤维化基因启动子和增强子区域水平增加，增强染色质可及性，促进转录因子和RNA聚合酶Ⅱ的招募。YEATS结构域蛋白包括AF9和YEATS2识别组蛋白赖氨酸乳酰化和巴豆酰化(Kcr)修饰，含溴结构域蛋白4(BRD4)识别组蛋白赖氨酸乙酰化，通过招募正转录延伸因子b(P-TEFb)促进RNA聚合酶Ⅱ转录延伸。在MASLD晚期，赖氨酸酰化可调控铁死亡、焦亡和凋亡等多种细胞死亡形式。GPX4的乙酰化或琥珀酰化可能影响其蛋白稳定性，ACSL4乙酰化可能是连接代谢应激与铁死亡敏感性的潜在机制。NLRP3和gasdermin D(GSDMD)可发生赖氨酸琥珀酰化或丙二酰化，影响炎症小体激活。p53 C末端赖氨酸残基如K382的乙酰化减少Mdm2介导的泛素化和降解，增加p53稳定性和核积累，促进Bax和Puma等凋亡相关基因转录。
五、肝脏细胞间通讯与赖氨酸酰化
MASLD进展过程中，受损肝细胞可通过旁分泌机制调节库普弗细胞和浸润巨噬细胞的功能。肝细胞三羧酸循环中断导致琥珀酸积累并释放至细胞外环境，细胞外琥珀酸与巨噬细胞上表达的琥珀酸受体1(SUCNR1/GPR91)结合，激活Gq/11蛋白信号、钙信号和MAPK通路，促进巨噬细胞促炎细胞因子表达和分泌。脂毒性肝细胞还可释放含有整合素、乳酸、琥珀酸以及糖酵解和线粒体代谢相关酶的细胞外囊泡(EVs)。巨噬细胞摄取肝细胞来源EVs后，细胞内酰基辅酶A种类和丰度可能改变，影响乳酰辅酶A和琥珀酰辅酶A水平，进而调节巨噬细胞中组蛋白赖氨酸乳酰化和非组蛋白赖氨酸琥珀酰化。巨噬细胞酰化模式改变可能影响免疫调节基因表达，促进巨噬细胞向脂质相关巨噬细胞表型转变。肝星状细胞整合周围细胞来源的炎症和代谢信号，促进细胞外基质沉积。
六、转化研究与未来展望
目前MASLD相关赖氨酸酰化研究主要集中在修饰位点鉴定和酰化水平检测。为确定特定酰化位点改变是否直接参与MASLD发生发展，未来研究应整合代谢示踪、空间组学和基因组编辑技术。稳定同位素示踪可利用[U-13C]-葡萄糖和[U-13C]-乳酸等稳定同位素标记底物，结合液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)分析追踪标记碳源进入代谢通路、酰基辅酶A池和蛋白酰化事件的整合情况。空间组学和单细胞分析可表征不同肝脏区域和细胞群的酰化改变，空间蛋白质组学可保留组织结构同时实现门静脉周围区至中央静脉周围区蛋白酰化模式的可视化。基于CRISPR/Cas9的编辑、碱基编辑或先导编辑可用于构建位点特异性赖氨酸替代模型，如赖氨酸-to-精氨酸或赖氨酸-to-丙氨酸突变。该综述根据功能验证、临床相关性和体内位点特异性突变研究将候选酰化靶点分为四级。Ⅰ级靶点需在MASH患者肝组织中表现出一致的酰化改变，并在至少两个独立动物模型中得到验证，且位点特异性突变实验确认特定残基修饰足以改善或逆转疾病相关表型，CPT1A特定赖氨酸残基的丙二酰化是代表性范例。Ⅱ级靶点中修饰水平与患者样本中疾病严重程度相关，且在基因敲除或转基因动物模型中观察到相应的表型改善，但缺乏体内内源位点特异性突变验证，NLRP3乙酰化或琥珀酰化研究属此类。Ⅲ级靶点通过药理学干预、siRNA介导的抑制等非位点特异性方法在动物模型中显示出潜在治疗效果，但缺乏人体组织直接证据。Ⅳ级靶点主要基于体外细胞模型研究，缺乏动物模型和临床样本验证。在生物标志物方面，血清代谢物包括琥珀酸、乳酸和β-羟基丁酸等可能进入循环，靶向代谢组学定量这些循环代谢物可间接反映肝脏代谢状态改变。细胞外囊泡含有蛋白质、脂质、核酸和代谢相关分子，肝脏来源EVs中糖酵解酶、线粒体蛋白及其赖氨酸酰化谱的改变可能反映肝细胞的代谢和炎症状态。在治疗靶点方面，SIRT5具有去琥珀酰化和去丙二酰化活性，调节SIRT5活性可能影响CPT1A、LCAD和SDHA等蛋白的酰化状态。p300/CBP抑制剂如A-485可抑制其催化活性，可能影响巨噬细胞和肝星状细胞中炎症和纤维化相关基因表达。N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)偶联技术通过识别肝细胞表面表达的去唾液酸糖蛋白受体(ASGPR)促进寡核苷酸治疗药物向肝细胞的递送，可用于Ldha等肝细胞相关靶点的GalNAc偶联小干扰RNA(siRNA)或反义寡核苷酸递送。肠道微生态调节通过膳食调控微生物可及性碳水化合物可改变肠道微生物发酵产物、短链脂肪酸产生和胆汁酸代谢，改善肠道屏障完整性并减少内毒素负荷。
七、结论
MASLD进展受肝脏代谢失调、免疫激活和代谢物驱动信号网络改变的影响。赖氨酸酰化是连接代谢状态与肝细胞功能障碍、巨噬细胞活化和纤维化反应的重要调控机制。目前研究结果中，代谢酶的乙酰化、琥珀酰化和丙二酰化以及乳酰化相关炎症调控在MASLD模型或人肝脏研究中具有相对直接的证据。相比之下，许多新发现的酰化事件包括β-羟基丁酰化和若干位点特异性修饰的功能作用主要从其他疾病背景推断，需要进一步验证。未来整合人类样本、多组学方法和位点特异性功能实验的研究将有助于阐明关键酰化事件的因果作用，并评估其作为MASLD生物标志物和治疗靶点的潜力。
