【导语】

代谢功能障碍相关脂肪性肝炎（Metabolic dysfunction–associated steatohepatitis，MASH）是一种以肝细胞脂肪变性、炎症和纤维化为特征的疾病，已成为肝硬化和肝细胞癌的主要病因。肝巨噬细胞通过与肝细胞、肝星状细胞交互作用，在MASH进展中起关键作用。然而，肝巨噬细胞介导的糖脂代谢重编程是否参与调控细胞间互作网络，及其在MASH发生发展中的具体分子机制仍待阐明。

“脂肪肝学苑”第48期，特别推荐复旦大学基础医学院徐延勇教授团队在Science Advances发表的研究论文”Atf3-mediated metabolic reprogramming in hepatic macrophage orchestrates metabolic dysfunction-associated steatohepatitis”，该研究表明转录因子ATF3在MASH肝巨噬细胞中显著下调，并与疾病严重程度呈负相关，可能成为干预MASH的关键靶点。

全文地址：

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39047111/

· 结 果 ·

1. Atf3调节MASH小鼠肝巨噬细胞脂肪酸氧化

通过构建西方饮食（WD）诱导的MASH小鼠模型，研究发现WD喂养小鼠的肝巨噬细胞代谢异常，表现为葡萄糖水平升高，而脂肪酸氧化能力下降，同时伴有转录因子Atf3显著下调。

为解析Atf3在糖脂代谢中的调控作用，研究团队构建了肝巨噬细胞特异性Atf3敲除小鼠（Atf3fl/fl lyz2cre，Atf3M-/-），发现Atf3M-/-小鼠肝巨噬细胞葡萄糖水平升高，脂肪酸氧化降低，在Atf3表达上调后可恢复正常。此外，MASH患者肝脏巨噬细胞中Atf3表达较低，且与MASH评分和血浆葡萄糖水平呈负相关。

图1

2. 肝巨噬细胞Atf3对小鼠WD诱导的脂肪性肝炎有保护作用

为探究肝巨噬细胞Atf3是否影响MASH进展，作者过表达肝巨噬细胞Atf3，并将其移植至WT小鼠并进行脂肪肝造模，发现移植Atf3过表达巨噬细胞显著减少肝脂肪变性、纤维化、以及肝脏炎症水平，而Atf3M-/-显著升高了这些指标，肝巨噬细胞Atf3可以缓解饮食诱导的MASH模型。

图2

3. Atf3通过抑制葡萄糖介导的AMPKα失活和Cd36上调来增强脂肪酸利用

为探究Atf3调节糖脂代谢的机制，作者从正常饮食喂养的Atf3fl/fl或Atf3M−/−小鼠中分离肝巨噬细胞，进行RNA-seq，结果发现一些调控糖脂代谢的基因具有显著的差异显著上调，Ppara和CD36显著下调。与之相符的是，Atf3敲除显著增加糖异生，减少脂肪酸摄取及氧化，而Atf3过表达则产生了相反的结果。

作者试图探究Atf3如何在肝巨噬细胞中诱导脂肪酸氧化。检测了Atf3对AMPKα，发现Atf3能够增加磷酸化AMPKα的水平，表明Atf3可能通过AMPKα信号通路来增强脂肪酸氧化；然而CUT&Tag结果显示Atf3并不能直接调节脂肪酸氧化相关基因的转录，但可以调节AMPKα的磷酸化，且Atf3诱导的脂肪酸氧化可以被AMPKα抑制剂抑制，但并不能减少ATF3诱导的糖异生，因此，作者推测ATF3通过抑制糖异生来降低细胞葡萄糖水平，从而激活肝巨噬细胞中的AMPKα信号通路和脂肪酸氧化。此外，拮抗CD36，抑制脂肪酸摄取，也可抵消Atf3的保护作用。综上，作者发现ATF3通过调节糖异生和脂肪酸摄取来增加脂肪酸氧化。

图3

4. Atf3增加FoxO1乙酰化和CD36棕榈酰化

作者使用AS1842856（FoxO1活性抑制剂）和MS-275（Hdac1抑制剂）来研究Atf3通过FoxO1和Hdac1调节糖异生和脂肪酸氧化的机制，发现Atf3通过阻断Hdac1介导的FoxO1去乙酰化，特别是在K242、K245和K262位点，从而增加FoxO1的乙酰化水平，减少糖异生，降低细胞葡萄糖水平。

此外，Atf3还通过上调棕榈酰化相关酶（如Abhd17a、Zdhhc4和Zdhhc5），增加CD36的棕榈酰化，从而增强脂肪酸摄取和脂肪酸氧化。在四个关键棕榈酰化位点突变后，Atf3对CD36的调控作用消失。综上，作者证明Atf3分别通过增加FoxO1乙酰化和CD36棕榈酰化，抑制糖异生和增强脂肪酸氧化。

图4 

5. 肝巨噬细胞Atf3抑制肝细胞脂肪生成

为探究巨噬细胞Atf3如何调控肝细胞或HSC，作者将Atf3过表达巨噬细胞移植至WT小鼠中并进行WD饮食造模，分离肝细胞和HSCs检测，发现巨噬细胞Atf3过表达导致肝细胞TG水平和新合成TG水平降低，但不影响细胞TC水平，mRNA水平与之相符，Atf3敲除结果与之相符。

而巨噬细胞中Atf3的高表达显著抑制了HSCs中Col1a1、Col1a2、Col3a1和α-Sma等几种纤维化基因的表达。综上，作者表明肝巨噬细胞Atf3同时抑制小鼠肝细胞脂肪生成和HSC激活。

图5

6. 肝巨噬细胞Atf3主要通过Rbp4抑制肝细胞脂肪生成和星状细胞活化

为了探究巨噬细胞Atf3调节肝细胞脂肪生成和HSC激活的潜在机制，作者进行RNAseq，发现RBP4或成纤维细胞生长因子21 (FGF21)可能参与巨噬细胞Atf3调节肝细胞或HSC功能。

作者分离肝巨噬细胞并使用RBP4和FGF21中和抗体处理细胞上清，使用上清培养肝原代细胞及HSC，最终发现RBP4介导了这一作用。RBP4是一种分泌蛋白，而STRA6是其细胞内受体。作者通过shRNA敲除肝细胞和HSC中的STRA6，发现敲除后RBP4的作用受到抑制。

这些数据表明，RBP4调控肝细胞或HSC中脂肪生成或纤维化基因的表达需要STRA6。而CUT&Tag分析发现Atf3并不能直接调控Rbp4转录，但通过葡萄糖和FFA处理巨噬细胞，作者发现这两者可以促进肝巨噬细胞Rbp4表达，这提示Atf3一定程度通过降低细胞内糖脂水平，减少Rbp4表达。

图6

7. 肝巨噬细胞Atf3主要通过Rbp4保护WD诱导的MASH

为探究RBP4在MASH进展中的作用，作者敲除了肝巨噬细胞中的RBP4并发现其敲除可以缓解MASH进展，而过表达或敲除Atf3并不能改变这一效应。拮抗RBP4可以改善Atf3敲除导致的MASH加重，因此，作者发现RBP4是肝巨噬细胞Atf3调节肝脏脂肪变性和纤维化所必需的，靶向RBP4可抑制小鼠巨噬细胞Atf3敲除诱导的MASH进展。

图7

· 研究结论 ·

ATF3通过双重机制激活脂肪酸氧化：

(1) 抑制糖异生通路：ATF3与FoxO1直接结合，阻断Hdac1介导的FoxO1去乙酰化，抑制糖异生关键酶表达，降低胞内葡萄糖水平，激活AMPKα信号，从而促进FAO。

(2) 增强脂肪酸摄取：ATF3上调棕榈酰转移酶Zdhbc4/5，促进CD36蛋白棕榈酰化修饰，增强脂肪酸转运效率。其次，巨噬细胞ATF3缺失导致分泌蛋白Rbp4表达显著升高，通过其受体STRA6激活肝细胞SREBP1c依赖的脂质合成通路，并活化肝星状细胞。靶向Rbp4可完全逆转ATF3缺失诱导的肝脂肪变性及纤维化，证实Rbp4是ATF3下游关键效应分子。

这项研究揭示了Atf3在肝脏巨噬细胞中通过代谢重编程调节MASH进展的新机制，为开发针对MASH的新疗法提供了潜在的靶点。

Tags： 肝巨噬细胞Atf3调控MASH