高脂饮食诱导的代谢相关脂肪性肝病中循环外泌体组分的动态轨迹及其姜黄素类化合物的调节

《Frontiers in Endocrinology》：The dynamic trajectory of circulating exosome components in high-fat diet-induced metabolic-associated steatotic liver disease and its modulation by curcuminoids

　　

背景与目的：循环外泌体已成为有前景的非侵入性疾病生物标志物载体，尤其在代谢相关脂肪性肝病（MASLD）中。来源于姜黄（Curcuma longa L.）的姜黄素类化合物（curcuminoids）显示出调节脂质代谢的潜力。然而，大多数研究集中于疾病晚期，忽视了早期进展过程中的动态代谢变化，且姜黄素类化合物对循环外泌体组分的影响仍不清楚。本研究旨在表征高脂饮食（HFD）诱导的MASLD中循环外泌体组分的动态轨迹，并评估姜黄素类化合物对其的调节作用。

方法：研究人员建立了为期12周的高脂饮食诱导MASLD时间进程小鼠模型。采用非靶向代谢组学结合时间聚类分析和纳米颗粒追踪分析（NTA），剖析循环外泌体脂质的动态变化并筛选候选生物标志物。随后，研究人员对HFD喂养小鼠进行姜黄素类化合物预防性给药，并对所选生物标志物进行靶向代谢组学分析，以评估干预诱导的变化及其与外泌体颗粒浓度的相关性。

结果：在HFD组与对照组之间共鉴定出71种时间无关的差异代谢物。时间聚类分析显示，MASLD与对照组小鼠之间有43种代谢物呈现不同的动态模式。与外泌体分泌动态的相关性分析确定36种代谢物与外泌体颗粒浓度显著相关，其中最终筛选出26种作为稳健的脂质生物标志物。姜黄素类化合物显著改善了MASLD相关表型，包括血清脂质、肝酶、肝脏脂肪变性和棕色脂肪组织损伤。定量分析进一步显示，26种生物标志物中有22种被姜黄素类化合物显著下调，且这些变化与外泌体颗粒浓度相关。

结论：本研究提供了MASLD进展期间外泌体代谢物变化的全面时间图谱，并证明姜黄素类化合物干预与疾病进展的调节相关，同时伴随外泌体相关脂质代谢物的下调。所鉴定的代谢物代表了MASLD潜在的早期非侵入性生物标志物，有待在人类队列中进一步验证，并为姜黄素类化合物在MASLD中的作用提供了初步实验证据。

代谢相关脂肪性肝病（MASLD）是全球最常见的慢性肝病，约影响三分之一成年人，疾病谱涵盖单纯性肝脂肪变性至肝细胞癌。肝活检虽是诊断金标准，但具侵入性，不适合常规筛查和动态监测；影像与血清学方法在区分疾病进展方面可靠性有限。循环外泌体是直径30–150 nm的细胞外囊泡，可携带来源细胞的蛋白质、脂质和核酸，成为非侵入性生物标志物的潜在来源。然而，既往研究多聚焦晚期或终末期肝病，忽视了MASLD早期进展中的动态代谢变化；姜黄素类化合物（curcuminoids）虽已显示出调节脂质代谢的作用，其对循环外泌体组分的影响仍不清楚。为此，研究人员建立高脂饮食（HFD）诱导的MASLD时间进程小鼠模型，运用非靶向代谢组学、时间聚类分析和纳米颗粒追踪分析（NTA）表征循环外泌体代谢物动态轨迹，并评估姜黄素类化合物的预防性干预效果。研究鉴定出26种与MASLD进展和外泌体分泌高度同步的脂质生物标志物，并证明姜黄素类化合物可下调其中22种且减少外泌体分泌，为MASLD早期非侵入性诊断和疗效监测提供了新工具与实验依据。该论文发表在《Frontiers in Endocrinology》。

研究人员采用6周龄雄性C57BL/6J SPF小鼠（购自湖南斯莱克景达实验动物有限公司），建立12周HFD诱导MASLD动态模型（0、3、6、9、12周采样）；干预实验设正常对照（NC）、MASLD模型（MM）和姜黄素干预（CI）三组。使用尺寸排阻色谱分离循环外泌体，经透射电镜、Western blot（CD9、CD63、TSG101、Calnexin）和NTA鉴定。利用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱（UPLC-QTOF-MS/MS）进行非靶向代谢组学，通过主成分分析（PCA）、正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）、模糊c均值时间聚类和相关分析筛选生物标志物；对候选标志物进行靶向代谢组学定量，并分析其与外泌体颗粒浓度的相关性。

3.1 MASLD动态模型构建：与正常饮食（ND）组相比，HFD组小鼠体重自第2周起显著增加，肝重、血清总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）、丙氨酸氨基转移酶（ALT）和天冬氨酸氨基转移酶（AST）随时间升高，高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）降低，肝脏油红O染色显示脂肪变性逐渐加重，证实12周HFD可模拟MASLD动态进展。

3.2 循环外泌体表征：透射电镜显示典型双层膜囊泡，NTA测得平均粒径约98 nm，浓度4.5×10⁹ particles/mL，粒径分布均一；Western blot检测到CD9、CD63、TSG101阳性，Calnexin阴性，表明分离的外泌体纯度较高。

3.3 与MASLD相关的循环外泌体差异代谢物：非