导读
非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是世界上最常见的慢性肝病，巨噬细胞极化在其发病机制中起重要作用。然而，在NAFLD中，哪个分子调节巨噬细胞极化仍然不清楚。在此，我们发现NAFLD小鼠表现出肝巨噬细胞17b-羟基类固醇脱氢酶7型(17b-HSD7)表达增加，同时M1极化增加。从野生型仔鼠和巨噬细胞-17b-HSD7基因敲除小鼠分离的肝脏非实质细胞经高脂饲料喂养6周后进行单细胞RNA测序，发现脂代谢途径发生了显着变化。此外，巨噬细胞缺乏17bHSD7可减轻HFD诱导的肝脏脂肪变性、胰岛素抵抗和肝损伤。机制上，17b-HSD7通过增加游离胆固醇含量，激活NLRP3炎症体，从而促进巨噬细胞M1极化和促炎细胞因子的分泌。此外，为了证明17b-HSD7是NAFLD的潜在药物靶点，根据17b-HSD7脱氢酶抑制活性，从FDA批准的药物库中筛选出芬维甲素。Fenretinide剂量依赖地抑制巨噬细胞极化和促炎细胞因子的产生，随后抑制与巨噬细胞共培养的肝细胞中的脂肪沉积。综上所述，我们的研究结果提示，用非维甲酸阻断17b-HSD7信号通路可能是治疗NAFLD的一种药物再利用策略。
论文ID
题目：Targeting macrophagic 17b-HSD7 by fenretinide for the treatment of nonalcoholic fatty liver disease
译名：非维甲酸靶向巨噬细胞17b-HSD7治疗非酒精性脂肪性肝病
期刊：Acta Pharmaceutica Sinica B
IF：14.903
发表时间：2023.1
通讯作者单位:武汉大学
DOI号：https://doi.org/10.1016/j.apsb.2022.04.003
主要内容
非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是一组以肝脏脂肪过度堆积为特征的疾病，范围从单纯性肝脂肪变性(NAFL)到非酒精性脂肪性肝炎(NASH)，这是一种侵袭性的组织学形式，最终导致晚期纤维化和肝硬化。目前，NAFLD的患病率约为25%，由于全球肥胖症的流行，预计未来十年将迅速上升至56%。然而，目前还没有被批准的治疗NAFLD的药理学药物，现有的治疗方法仅旨在控制相关疾病，这远远不能令人满意。因此，更好地了解NAFLD的病理生理学机制和识别新的可用药靶点是至关重要的。
肝巨噬细胞M1极化是NAFLD发生和发展的关键因素，NAFLD促进肝细胞脂肪变性和炎症。先前的研究表明，NAFLD患者和HFD诱导的NAFLD小鼠巨噬细胞M1极化显著增加。此外，另有证据表明，M1巨噬细胞分泌的促炎细胞因子介导了肝细胞的脂肪生成，并加剧了肝脏脂肪变性。例如，研究发现，肿瘤坏死因子-α可以上调FASN等脂肪生成酶的表达，从而抑制脂肪酸氧化。当肝脏出现明显的脂肪沉积和炎性损害时，NAFL进展为NASH。因此，与M1极化相关的分子是推动NAFL向NASH发展的潜在介体。此外，NAFLD小鼠巨噬细胞中胆固醇合成途径的上调提示了胆固醇合成相关分子在M1极化中的潜在作用。一项研究表明，巨噬细胞特异性敲除胆固醇生物合成的限速酶HMG-CoA还原酶可以改善脂肪组织M1的极化。但对肝脏M1极化无明显影响。这促使我们探索其他与胆固醇合成相关的分子来调节肝巨噬细胞。在本研究中，我们建立了无肝脂肪变性(给予HFD 2周)和有明显肝脂肪变性(给予HFD或MCD 4周和6周)的小鼠模型，观察了肝巨噬细胞极化在NAFLD中的作用，并分析了17b-HSD7的表达，以探讨M1极化的潜在机制。我们首次发现，在HFD或MCD饲养4周和6周后，巨噬细胞17b-HSD7的表达显著增加，并伴随着M1极化的增强。提示17b-HSD7可能与高脂饲料喂养小鼠肝脏M1极化和肝脏脂质蓄积有关。
肝巨噬细胞17b-HSD7上调与NAFLD相关
目前，Hsd17b7的研究主要集中在其通过调节雌激素稳态在促进乳腺癌等雌激素相关疾病中的作用，而对肝脏相关疾病的研究报道较少。有趣的是，17bHSD7在肝脏中高表达，人类HSD17B7基因定位在染色体10p11.2上，接近高脂血症、肥胖症和I型糖尿病等代谢性疾病的易感基因，表明它可能参与NAFLD。此外，由于在本研究中观察到HFDNAFLD小鼠17b-HSD7的升高与巨噬细胞极化的同步性，我们建立了巨噬细胞特异性的Hsd17b7基因敲除小鼠(CKO)，以检测其在巨噬细胞极化和NAFLD中的作用。我们首先研究了17b-HSD7在M1极化中的作用。结果表明，HFD诱导的NAFLD小鼠M1极化增加，促炎细胞因子TNF-a和IL-1b分泌增加，而巨噬细胞中17b-HSD7的缺失抑制了这些细胞因子的分泌，提示17b-HSD7参与了肝脏M1极化。接下来，我们研究了17b-HSD7在NAFLD发展过程中巨噬细胞中的作用。根据单细胞RNA测序结果，巨噬细胞中17b-HSD7的缺失改变了肝细胞的脂代谢过程，并与NAFLD显著相关。具体地说，NAFLD患者经常表现出体重增加、脂代谢紊乱和肝脏损伤。在本研究中，巨噬细胞中17b-HSD7的缺失可以减轻HFD小鼠体重增加、IR以及肝脏和血脂的积累。综上所述，巨噬细胞17b-HSD7通过促进M1极化参与NAFLD。
饲喂HFD的WT和CKO小鼠肝脏的生物学过程
一些研究表明，巨噬细胞中的胆固醇含量与代谢性疾病中巨噬细胞的极化状态密切相关。已有研究表明，NAFLD小鼠肝脏巨噬细胞胆固醇含量增加，M1极化增加，细胞内胆固醇含量增加可促进M1极化。具体地说，巨噬细胞中胆固醇的积累触发了由NLRP3炎症小体激活介导的M1极化。一项体外研究发现，经外源性胆固醇处理后，小鼠巨噬细胞RAW 264.7向M1表型极化，且细胞内胆固醇含量与M1比例呈正相关。在本研究中，NAFLD小鼠肝巨噬细胞17b-HSD7的表达和Fc含量增加，这可能是导致M1极化升高的原因。相比之下,在巨噬细胞中抑制17b-HSD7的FC含量降低,NLRP3表达和M1极化。此外，外源性胆固醇募集可以逆转17bHSD7抑制的改善效应，导致NLRP3表达增加和M1极化。这些结果表明，巨噬细胞17b-HSD7通过增加Fc含量，促进NLRP3炎症小体激活，进而促进促炎细胞因子的分泌，促进M1极化。此外，我们的单细胞RNA测序结果表明，17b-HSD7对氨基酸、葡萄糖和能量代谢有广泛的影响，其中氧化磷酸化水平在饲喂HFD的CKO小鼠巨噬细胞中发生了显著的变化。此外，研究表明，巨噬细胞极化的代谢在很大程度上依赖于氧化磷酸化来产生能量。综上所述，17b-HSD7在氧化磷酸化过程中的作用可能是巨噬细胞极化和NAFLD进展的另一个可能机制。
巨噬细胞中17b-HSD7的缺失减少了肝脏的脂质堆积
目前，还没有被批准的NAFLD的药物治疗方法。由于肝巨噬细胞的极化是NAFLD发生和发展的关键事件，一些研究试图探索改善M1极化的药物来治疗NAFLD，其中一些药物已显示出对NAFLD的疗效。在本研究中，我们根据对17b-HSD7脱氢酶活性的抑制作用，从fda批准的药物库中筛选出7种药物，其中fenretinide的抑制作用最为显著。芬维甲素(N-4-羟基苯基维甲酰胺[4-HPR])是一种人工合成的维甲酸类化合物，是一种抗癌、抗增殖的化学药物。它具有许多药理作用，包括对多种肿瘤具有抗炎、抗病毒和抗肿瘤活性。Preitner的研究表明，16周的非维甲酸治疗改善了高脂饲料喂养的小鼠的肥胖、胰岛素抵抗和肝脏脂肪变性。此外，Koh的研究表明，芬维甲素可以通过增加血浆脂联素水平，激活肝脏AMPK，以及促进脂肪酸氧化的PPARa和AOX的表达来预防脂肪肝。
示意图显示了17b-HSD7和非维甲酸对巨噬细胞M1极化和NAFLD发病机制的调节
总结
本研究发现表明，17b-HSD7诱导的巨噬细胞M1极化通过调节巨噬细胞中的游离胆固醇含量在NAFLD的进展中起关键作用。此外，非维甲酸对M1极化和肝细胞脂质蓄积的改善依赖于抑制17b-HSD7。总之，我们的研究提供了17b-HSD7作为一种新的巨噬细胞极化调节因子和非维甲酸治疗NAFLD的潜在靶点，表明非维甲酸阻断17b-HSD7信号通路可能是治疗NAFLD的一种药物再利用策略。然而，17b-HSD7对巨噬细胞极化和NAFLD的其他可能机制，如氧化磷酸化，仍有待进一步研究。
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https://doi.org/10.1016/j.apsb.2022.04.003
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