非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）是目前最常見的慢性肝病之一。隨著社會經濟發展和人民生活水平的提高，近年來NAFLD的發病率在持續增加，全球大約有1/4的成年人患有NAFLD。這種疾病可逐漸進展為非酒精性脂肪性肝炎（NASH），并增加肝纖維化、肝硬化和肝癌的風險。

之前的研究表明，NAFLD/NASH與肝臟中的脂肪堆積（脂肪變性）有關。然而，患者脂肪變性的確切機制仍然有待闡明。近日，美國堪薩斯大學醫學中心的研究團隊發現，VMP1蛋白的缺乏會損害肝臟的脂肪分泌和代謝，因而可能導致非酒精性脂肪性肝病的進展。

這項題為“Lack of VMP1 impairs hepatic lipoprotein secretion and promotes non-alcoholic steatohepatitis”的研究成果于2022年4月發表在肝臟病學頂級期刊《Journal of Hepatology》雜志上。通訊作者是堪薩斯大學醫學中心的倪紅敏教授。

研究材料和方法
在此項研究中，研究人員構建了肝臟特異性和肝細胞特異性的Vmp1敲除小鼠（分別稱為L-Vmp1 KO和H-Vmp1 KO小鼠），并與賽業生物合作構建了Vmp1敲入（Vmp1KI）小鼠。他們通過代謝組學和轉錄組分析來鑒定這些小鼠的脂質和能量代謝，并對飼喂NASH飼料的VMP1肝臟過表達小鼠進行鑒定。

技術路線

01肝細胞中Vmp1的缺失導致肝臟脂質積累

02肝細胞中Vmp1的缺失破壞極低密度脂蛋白的分泌

03肝細胞中Vmp1缺失導致肝臟脂肪變性的機制

04Vmp1的肝細胞特異性缺失可導致非酒精性脂肪性肝炎

研究結果
1.肝細胞中Vmp1的缺失會破壞小鼠的脂蛋白分泌
液泡膜蛋白1（VMP1）是一種內質網跨膜蛋白，可調節自噬體和脂滴的形成。最近的證據表明，VMP1在斑馬魚和培養細胞的脂蛋白分泌中發揮關鍵作用。然而，在NAFLD和NASH發生時，VMP1對脂蛋白分泌和脂質積累的調節有何病理生理學作用以及機制如何，目前還不大清楚。

為了研究VMP1在小鼠體內的生理功能，研究人員構建了H-Vmp1KO小鼠。H-Vmp1KO小鼠表現出微脂肪變性、肝細胞氣球樣變、小葉炎癥和肝脂質積累。與野生型小鼠相比，H-Vmp1KO小鼠的肝甘油三酯和膽固醇水平顯著增加。這些數據表明，VMP1在調節小鼠肝臟脂質穩態中起重要作用，Vmp1的缺失會導致小鼠肝臟中脂質的積累。

肝臟脂肪堆積通常會導致肝臟內極低密度脂蛋白（VLDL）合成和分泌增加，這是減輕脂肪堆積的一種適應性機制。若極低密度脂蛋白分泌受損，就會導致嚴重的肝臟脂肪變性。

因此，研究人員接下來分析了Vmp1敲除后的脂蛋白分泌。他們發現，在敲除Vmp1后，小鼠的血清甘油三酯水平和甘油三酯分泌率顯著降低。同時，小鼠肝臟和血清中的載脂蛋白B100（APOB100）水平也降低（圖1）。與對照相比，Vmp1KO肝細胞中p62和LC3-II的本底水平要高得多，表明該細胞的自噬受損。由此可見，肝細胞Vmp1的缺失會破壞小鼠極低密度脂蛋白分泌和肝臟自噬。
 

圖1 Vmp1KO小鼠的甘油三酯和脂蛋白分泌降低

2.肝細胞中Vmp1的缺失導致脂肪酸β-氧化受損
通過脂質組學分析，研究人員發現H-Vmp1 KO小鼠肝臟中的磷脂水平顯著降低，而鞘脂和中性脂質顯著增加。其中，磷脂酰膽堿和磷脂酰乙醇胺的水平顯著降低，且磷脂成分發生改變。代謝組學分析顯示，H-Vmp1KO小鼠肝臟中β-羥基丁酸水平降低，而Vmp1KO肝細胞中的脂肪酸β-氧化水平降低，這表明可能是脂肪酸β-氧化的受損導致H-Vmp1KO小鼠的肝臟脂肪變性。

他們進一步發現，在H-Vmp1KO肝臟中，巨噬細胞和中性粒細胞的數量增加，且炎癥基因的mRNA水平顯著提高。同時，肝臟α-平滑肌肌動蛋白和羥脯氨酸水平升高，且纖維化基因表達增加。轉錄組分析的結果也證實，炎癥和纖維化增加。這些結果表明，Vmp1的肝細胞特異性缺失導致肝脂肪變性進展為非酒精性脂肪性肝炎。

3.Vmp1的回補減輕了非酒精性脂肪性肝炎
之后，研究人員構建了Vmp1回補小鼠（H-Vmp1KO/KI）（由賽業生物提供合作與技術支持）。他們發現，當Vmp1基因回補后，H-Vmp1KO小鼠的極低密度脂蛋白水平降低不僅得到糾正，而且進一步增加。Vmp1回補小鼠的APOB水平完全恢復，甘油三酯分泌也高于野生型小鼠，且肝腫大和肝損傷也得到糾正。種種跡象表明，Vmp1的回補改善了極低密度脂蛋白的分泌受損，并減輕了非酒精性脂肪性肝炎。
 

圖2 條件性敲入鼠打靶方案示意圖
 

最后，研究人員發現VMP1降低與人類NAFLD和NASH相關。高脂飲食（CDAHFD）喂養的小鼠出現典型的NASH癥狀，且VMP1的蛋白和mRNA水平降低。不過，VMP1的過表達顯著減輕了高脂飲食誘導的磷脂酰膽堿和磷脂酰乙醇胺水平降低、脂肪變性和極低密度脂蛋白分泌受損。
 

研究結論

圖3 肝臟中VMP1的缺乏導致NAFLD/NASH的示意圖

這項研究表明，肝臟中VMP1的缺乏會破壞極低密度脂蛋白分泌和自噬，進而導致非酒精性脂肪性肝病（圖2）。目前已經發現VMP1基因內含子中的一些SNP，與低密度脂蛋白膽固醇、總膽固醇和甘油三酯水平升高相關。Vmp1KO小鼠的循環甘油三酯和膽固醇降低有望帶來新的策略，以VMP1為靶點來預防心血管疾病和動脈粥樣硬化。
 

原文檢索：

Jiang X, Fulte S, et al. Lack of VMP1 impairs hepatic lipoprotein secretion and promotes non-alcoholic steatohepatitis. J Hepatol. 2022 Apr 19:S0168-8278(22)00245-8. doi: 10.1016/j.jhep.2022.04.010. Epub ahead of print. PMID: 35452693.

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