在肝脏手术或移植过程中，肝脏常经历缺血再灌注损伤（Ischemia-Reperfusion Injury, IRI）。这种损伤发生在血液供应恢复时，会引发强烈的炎症反应和肝细胞死亡，进而导致氧化应激和炎症因子的释放，严重损害肝脏功能。尽管现有的治疗方法（如缺血预处理或抗氧化治疗）能够部分缓解这种损伤，但效果有限，因此研究人员一直在寻找新的保护机制。
近日，美国密歇根大学外科系的研究团队在Hepatology杂志上发表了题为“Nuclear Acly protects liver from ischemia-reperfusion injury”的研究论文。研究者发现ATP柠檬酸裂解酶（Acly）在肝脏IRI中具有保护作用，并揭示了其保护机制。Acly能够在肝细胞核内生成乙酰辅酶A（AcCoA），促进组蛋白H3K9的乙酰化，进而激活抗损伤基因Foxa2，从而增强肝脏对IRI的耐受力。 研究者首先利用肝细胞特异性Acly敲除的小鼠（Albcre; Aclyf/f小鼠）验证Acly在IRI中的保护作用。与对照组（Aclyf/f小鼠）相比，IRI处理后Acly敲除小鼠的血浆ALT和AST水平显著升高，且肝脏坏死区域更大（图1C-G）。这一结果表明，Acly在肝细胞IRI中可能具有保护功能，有助于减轻IRI导致的肝损伤。接下来，研究者对IRI后的小鼠肝组织进行了转录组学分析。与对照组相比，Albcre; Aclyf/f小鼠肝脏中细胞凋亡和炎症更明显（图1F，图1H-M）。此外，Albcre; Aclyf/f小鼠血浆中的促炎细胞因子和趋化因子（MCP-1、MIP-1α、IL-6）水平显著升高（图 1N-P）。这些发现表明，Acly 可能通过抗炎和抗细胞凋亡作用保护肝脏免受IRI损伤。 为了进一步探讨Acly在IRI中的保护机制，研究者检测了IRI条件下Acly的亚细胞分布。通过免疫荧光染色技术，他们观察到IRI处理后Acly的定位从肝细胞的细胞质转移至细胞核，特别是在肝小叶的2区和3区内富集。这一发现表明，在IRI中Acly可能在肝细胞的核内发挥保护作用。研究者推测Acly在核内可能通过生成AcCoA来调控特定基因，从而提高细胞的抗损伤能力。 接下来，研究者检测了Aclyf/f和Albcre; Aclyf/f小鼠肝脏细胞核中的AcCoA 水平。结果显示，Acly缺失导致核内AcCoA显著减少。同时，western blot结果也显示H3K9ac的水平随之降低，这表明AcCoA的减少直接影响了H3K9的乙酰化。为了进一步研究Acly的结合位点和影响的基因，研究者进行了全基因组范围的CUT&RUN-Seq分析。结果显示Acly结合位点高度富集H3K9ac，且Acly缺乏显著降低了这些位点的H3K9ac丰度。接下来，研究者对Acly结合位点及其周围的H3K9ac丰度进行了聚类分析，筛选出在Acly结合位点附近H3K9ac显著变化的基因为Foxa2。并且发现Acly缺乏时Foxa2基因周围的H3K9ac修饰减少，基因表达下降。研究者还通过qPCR验证了IR处理后Acly敲除小鼠肝脏中Foxa2的mRNA水平显著下降。以上结果表明，核内Acly生成的AcCoA可能通过组蛋白乙酰化激活Foxa2，从而增强肝细胞的抗IRI能力。 既往研究表明脂肪肝更容易受到IRI，因此研究者猜测核Acly在脂肪肝抗IRI中具有关键作用。于是研究者在脂肪肝小鼠模型中进行类似的IRI实验。研究发现，IRI处理后脂肪肝小鼠肝细胞中的Acly无法有效转移至核内。与正常健康小鼠相比，脂肪肝小鼠在IRI后表现出更高的ALT和AST水平以及更大面积的肝坏死。此外，这些脂肪肝小鼠中H3K9ac和Foxa2的表达水平显著下降。这些结果表明，脂肪变性干扰Acly的核转位，从而削弱其抗IRI的保护性功能。研究者推测，这一障碍可能导致脂肪肝患者在肝脏手术或移植后更易发生IRI。 鉴于脂肪肝阻碍了Acly的核转位，研究者使用Rspo1和Rspo3蛋白来促进Acly的核转位。结果显示，经IRI处理的脂肪肝小鼠注射Rspo1或Rspo3后，Acly的核内富集显著恢复，同时H3K9ac和Foxa2的表达也得到了恢复。这些小鼠的血浆ALT和AST水平显著降低，肝损伤和炎症反应减轻。这些结果表明Rspo1和Rspo3可以通过恢复Acly的核转位来增强脂肪肝的抗IRI能力，为脂肪肝患者的IRI治疗提供了潜在的干预方案。
该研究揭示了核Acly在肝脏IRI中的保护机制。Acly在肝细胞核内生成AcCoA，促进组蛋白H3K9乙酰化，激活抗损伤基因Foxa2，从而增强肝脏对IRI的耐受力。 脂肪肝由于阻碍了Acly的核转位，更易受到IRI。Rspo1和Rspo3可以通过促进Acly核转位来部分恢复核Acly的保护功能，为改善脂肪肝患者的IRI预后提供了新的治疗思路。
摘译自GAO W, ZHANG L, LI Z, et al. Nuclear Acly protects the liver from ischemia-reperfusion injury[J]. Hepatology, 2024, 80(5): 1087-1103. DOI: 10.1097/HEP.0000000000000692.
转自 肝胆情报官
