《Aging Cell》：Hepatocyte Growth Hormone Receptor Ablation Is Associated With Aging Phenotypes and Hepatic Mitochondrial Dysfunction
编辑推荐：
衰老驱动生理功能衰退，并使个体易患多种年龄相关疾病，构成全球重大健康挑战。生长激素受体（growth hormone receptor, GHR）是生长、发育和代谢的关键调控因子，已成为潜在的治疗靶点；然而，其在衰老和年龄相关疾病中的精确作用仍未完全明确。在本
衰老驱动生理功能衰退，并使个体易患多种年龄相关疾病，构成全球重大健康挑战。生长激素受体（growth hormone receptor, GHR）是生长、发育和代谢的关键调控因子，已成为潜在的治疗靶点；然而，其在衰老和年龄相关疾病中的精确作用仍未完全明确。在本研究中，研究人员证明肝细胞特异性GHR敲除小鼠表现出加速的衰老相关表型，其特征在于寿命缩短、细胞衰老增强、代谢应激抵抗能力下降、认知功能减退、骨矿化受损以及炎症性衰老（inflammaging）加剧。肝细胞特异性GHR消融后循环生长激素（growth hormone, GH）升高，介导脂肪-肝脏串扰，促进脂肪组织脂解和CD36依赖性肝脂肪变性。肝细胞特异性GHR缺乏同样促进自然衰老和高脂饮食（high-fat diet, HFD）喂养小鼠的肝脏衰老，并加重其年龄相关肝脏病理。机制上，肝脏GHR缺失损害STAT5b磷酸化，同时上调PPARγ表达。PPARγ核转位增强激活Pdk4和Cd36的转录，导致线粒体损伤和异位脂质蓄积。综上，脂质代谢失调与线粒体功能障碍形成自我放大的恶性循环，加速衰老及其病理生理进程。药理学抑制PDK4在体内可有效改善肝细胞特异性GHR消融诱导的年龄相关病理。这些发现将肝脏GHR信号确立为年龄相关肝脏病理的重要贡献者，并作为驱动系统性衰老表型的更广泛网络中的候选节点，凸显肝细胞GHR信号是治疗年龄相关肝脏疾病的有前景的靶点。
衰老是不可逆的生物学过程，以生理功能逐渐衰退和年龄相关疾病风险增加为特征，构成全球公共健康挑战。生长激素受体（GHR）是调控生长、发育和代谢的关键分子，既往研究显示全身性GHR敲除（GHR?/?）小鼠虽生长迟缓却显著长寿，脂肪组织特异性GHR缺失也可延长健康寿命并延缓认知衰退。然而，肝脏GHR在衰老及年龄相关肝脏病理中的作用尚不清楚。已知肝细胞衰老可驱动多器官衰老，且肝GHR缺失会诱导脂肪从头合成和脂质沉积，但肝GHR是否通过系统性机制影响衰老表型缺乏直接证据。为此，研究人员构建肝细胞特异性GHR敲除（LiGHR?/?）小鼠，系统探究肝GHR在自然衰老和高脂饮食（HFD）条件下的作用及分子机制。
研究人员利用GHRflox/flox小鼠与Albumin-Cre小鼠杂交获得肝细胞特异性GHR敲除小鼠，并设置24个月自然衰老和3个月HFD喂养两种模型；另对20月龄小鼠给予PDK4抑制剂（PDK4-IN）治疗16周。主要技术方法包括：RNA测序（RNA-seq）与KEGG通路富集分析鉴定差异表达基因；行为学实验（Morris水迷宫、Y迷宫、旷场）评估认知功能；显微CT检测股骨微结构；透射电镜观察线粒体超微结构；Seahorse细胞能量代谢分析测定耗氧率（OCR）；双荧光素酶报告基因实验验证PPARγ对Pdk4启动子的结合；免疫共沉淀（Co-IP）和Western blot检测蛋白互作与表达。所有小鼠均饲养于大连医科大学SPF级动物设施，实验经该校实验动物伦理委员会批准。
研究结果如下：
**肝细胞特异性GHR消融加剧年龄相关病理**：雄性LiGHR?/?小鼠较对照组寿命缩短，24月龄时体重降低、毛发稀疏，葡萄糖耐量和胰岛素敏感性下降。Y迷宫和水迷宫测试显示其空间学习记忆能力受损，旷场中探究活动减少。血清促炎细胞因子（IL1β、IL6、TNFα）、甘油三酯（TG）和总胆固醇（T-CHO）升高；显微CT显示股骨骨密度（BMD）、骨体积分数（BV/TV）和骨小梁厚度（Tb.Th）降低，表明肝GHR缺失与多系统衰老表型相关。
**肝细胞特异性GHR缺失加重肝脏衰老和年龄相关肝脏病理**：自然衰老的LiGHR?/?小鼠肝脏SA-β-gal活性增强，p16、p21、p53和γH2AX蛋白表达上调，Masson染色显示胶原沉积增加，H&E和Oil Red O染色显示肝脂肪变性和脂滴蓄积，肝组织TG和T-CHO升高。HFD喂养进一步加剧上述变化，并伴有肝功能指标（ALT、AST）升高和糖耐量恶化。AML12细胞中敲低GHR联合游离脂肪酸（FFA）处理可增强SA-β-gal活性及衰老标志物表达，抑制细胞增殖和迁移，复现体内表型。
**肝细胞GHR缺乏诱导脂肪脂解并增强肝脏脂质摄取**：LiGHR?/?小鼠血清GH升高、胰岛素样生长因子1（IGF1）降低，皮下和附睾白色脂肪重量减少，脂解蛋白ATGL、HSL、MGLL表达上调，产热标志物UCP1增加，血清游离脂肪酸（NEFA）升高。同时肝脏CD36 mRNA和蛋白水平显著升高，提示脂肪组织来源的NEFA通过CD36被肝脏摄取，驱动异位脂质沉积。
**肝细胞GHR消融通过下调p-STAT5b增加PPARγ表达**：RNA-seq显示衰老及HFD组差异基因富集于脂肪酸代谢、PPAR、AMPK、NF-κB等通路。LiGHR?/?肝脏PPARγ表达显著上调，而STAT5b磷酸化（p-STAT5b）降低，PPARα和PPARβ/δ无显著变化，表明GHR缺失导致的STAT5b信号减弱解除了对PPARγ的转录抑制。
**升高的PPARγ促进PDK4表达**：细胞分级实验显示PPARγ核转位增加。结合转录因子数据库与转录组数据，确认CD36、PDK4等为PPARγ直接靶基因；AlphaFold3预测并Co-IP验证PPARγ与PDK4存在蛋白互作。双荧光素酶实验证实PPARγ可直接结合Pdk4启动子并激活其转录。STAT5b过表达降低PPARγ和PDK4水平，PPARγ敲低则下调PDK4，支持GH-GHR-STAT5b-PPARγ-PDK4调控轴的存在。
**肝细胞GHR消融通过PDK4上调驱动线粒体功能障碍**：LiGHR?/?肝脏PDK4表达升高，活性氧（ROS）水平增加，透射电镜显示线粒体膜破坏和嵴紊乱，抗氧化酶（SOD、CAT、GSH-Px）活性降低，自噬标志物Beclin1、LC3B-II/LC3B-I比值升高而p62降低。GHR敲低的AML12细胞经FFA处理后，Mito-Tracker染色显示线粒体形态异常，Seahorse检测显示基础呼吸、最大呼吸、ATP生成及备用呼吸能力均下降，表明PDK4上调介导线粒体功能损伤。
**靶向PDK4缓解肝细胞GHR消融诱导的年龄相关病理**：对20月龄LiGHR?/?小鼠给予PDK4-IN（5或10 mg/kg，每周一次，连续16周）可显著降低肝脏PDK4水平，改善血清ALT/AST，减少肝组织脂质沉积和TG含量，降低ROS并恢复线粒体结构；同时降低血清IL6、IL1β，减轻肝纤维化和F4/80阳性巨噬细胞浸润，下调p16、p21和γH2AX表达。在自然衰老对照小鼠中，PDK4-IN同样降低衰老和炎症相关蛋白，提示抑制PDK4可缓解年龄相关肝损伤。
讨论部分指出，肝细胞GHR缺失通过升高循环GH促进脂肪组织脂解，增加肝脏NEFA供应，同时肝内STAT5b-PPARγ-PDK4通路激活引起线粒体功能障碍和脂质沉积，二者构成自我放大的病理循环。PDK4抑制可打破该循环并改善肝衰老表型。但LiGHR?/?模型因肝外组织仍表达GHR，无法完全区分肝脏固有效应与循环GH升高对周围组织的间接影响，未来需借助诱导型或可逆性敲除模型进一步验证。
结论部分翻译如下：肝脏在调节脂质代谢、线粒体功能和氧化应激以维持全身稳态中发挥核心作用；衰老破坏这些功能，并促进加速衰老和器官功能障碍的病理性分泌组。研究结果表明，肝细胞特异性GHR缺乏会扰乱肝脏脂质代谢和线粒体稳态，驱动肝脏固有衰老，并与衰老小鼠中炎症加剧、认知功能受损和寿命缩短等更广泛表型相关。由于该模型无法将GHR缺失的肝脏内在后果与循环GH升高对GHR完整外周组织的作用完全分离，研究人员将这些系统性发现解读为肝细胞特异性GHR消融有助于促进、而非单独驱动所观察到的衰老表型。在肝脏自身层面，研究数据支持STAT5b-PPARγ-PDK4轴作为肝衰老和脂肪性肝炎的机制驱动因素，并确定肝脏PDK4是缓解年龄相关肝脏疾病的潜在治疗靶点。
