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非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是世界上最常見的慢性肝病,，全球患病率約為25%,。NAFLD的病理變化是從非酒精性脂肪肝(NAFL)到非酒精性脂肪性肝炎(NASH)，然后到肝硬化甚至肝癌或肝功能衰竭,。NASH是NAFLD的進展亞型,，其病理特征包括肝脂肪變性、小葉炎癥,、氣球樣變和不同程度的纖維化,。約20%的NAFLD患者會發(fā)展成NASH。20%的NASH患者最終會發(fā)展為肝硬化或肝癌,。NASH是NAFLD發(fā)展的關鍵階段,，其死亡率比NAFLD高15.3倍。然而,，目前NASH和晚期纖維化發(fā)展的潛在發(fā)病機制仍不清楚,。因此，有必要進一步揭示NASH的生物學特征,。 2023年7月,，鄭州大學第一附屬醫(yī)院研究團隊在期刊Journal of Proteome Research 上發(fā)表了題為“Integration of Metabolomics, Lipidomics, and Proteomics Reveals the Metabolic Characterization of Nonalcoholic Steatohepatitis”的文章。該研究團隊利用Label free蛋白組學結合代謝組學,、脂質組學技術,，表征NASH患者的代謝譜。中科新生命為該研究提供了Label free蛋白質組學技術服務,。  研究材料 鄭州大學第一附屬醫(yī)院收集了NASH患者和健康對照(HC)的血液和肝組織樣本,；8-10周齡雄性C57BL/6J小鼠；石蠟包埋肝臟切片 技術路線 步驟1：臨床患者特征,； 步驟2：NASH患者和健康人群的蛋白組學分析,； 步驟3：NASH患者和健康人群的代謝組學分析； 步驟4：NASH患者和健康人群的脂質組學分析,； 步驟5：代謝組學,、脂質組學和蛋白質組學探究NASH患者的特征。 研究結果 1. 臨床患者特征 為了進行血漿代謝組學和脂質組學分析,，從21名活檢證實的NASH患者和30名健康志愿者中收集血樣,。NASH組和健康對照組(healthy controls,HC)組在年齡、性別和臨床參數(shù)包括堿性磷酸酶(ALP),、總膽紅素(TBIL),、直接膽紅素(DBIL)和間接膽紅素(IBIL)方面沒有顯著差異,。NASH患者顯示較高的體重指數(shù)(BMI),、天冬氨酸轉氨酶(AST),、丙氨酸轉氨酶(ALT)和甘油三酯(TG)水平，以及較低水平的高密度脂蛋白(HDL)和血清肌酐(SCR),，參與者的具體臨床特征總結見表1,。 表1 研究人群的臨床特征和相關數(shù)據(jù)  2. NASH患者和健康人群的的蛋白組學分析 采用Label free蛋白組學方法研究NASH患者與HC患者肝臟中差異表達的蛋白質。在兩組中共鑒定到6475個蛋白質,，其中在NASH患者中獲得了603個差異表達的蛋白質(FC>2.0和p<0.05),，包括265個上調和338個下調的蛋白質(圖1A-C)。GO分析顯示,，603個差異表達的蛋白質中有393個與代謝過程有關,。KEGG功能富集分析還表明，差異表達的蛋白質主要富集在過氧化物酶體增殖物激活受體(PPAR)途徑,、甲狀腺激素信號途徑,、胰高血糖素信號途徑和中心碳代謝中，這些途徑與代謝穩(wěn)態(tài)和NASH發(fā)展密切相關(圖1D),。與PPAR信號通路和脂質代謝相關的差異表達蛋白見 (圖1E),。參與脂肪酸轉運的必需蛋白(脂肪酸轉運蛋白CD36(CD36)、脂肪酸結合蛋白(FABP) 3和FABP4,、FA生物合成(蘋果酸酶1,，ME1)和脂滴蛋白(PLIN1、PLIN2,、PLIN4和PLIN5)的表達在NASH患者中顯著升高,。相比之下，NASH組顯示載脂蛋白A1 (APOA1)和APOA2蛋白表達減少,。這些結果表明,，NASH患者的血脂譜發(fā)生明顯改變。此外,，NASH患者肝臟中負責糖酵解的關鍵蛋白顯著上調,，包括己糖激酶結構域1 (HKDC1)、6-磷酸果糖激酶1 (PFKM),、磷酸甘油突變酶2 (PGAM2),、丙酮酸激酶M1/2 (PKM)和丙酮酸脫氫酶E1亞基β (PDHB)(圖1 E)。作者還發(fā)現(xiàn)NASH廣泛調節(jié)嘌呤代謝和甲狀腺激素轉運相關蛋白的表達(圖1F),。這些發(fā)現(xiàn)表明,，與代謝穩(wěn)態(tài)和細胞凋亡相關的蛋白質表達發(fā)生了改變。  圖1 NASH患者和健康對照(HC)肝臟蛋白質組學分析 3. NASH患者和健康人群的代謝組學分析 作者為了表征NASH患者的代謝途徑,，利用靶向代謝組學方法,，對350多種代謝物進行檢測。熱圖(圖2A)顯示,，NASH患者的100種代謝物(69種升高,，31種降低)發(fā)生了顯著變化,。受影響的代謝途徑主要包括纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸的生物合成,、D-谷氨酰胺和D-谷氨酸的代謝,、苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成以及嘌呤的代謝(圖2B,、C),。與對照組相比，NASH患者的膽酸(CA),、熊去氧膽酸(UDCA)和結合型BAs顯著增加,，表明BAs的異常代謝可能導致NAFLD進展(圖2D)。作者還發(fā)現(xiàn)在NASH患者血漿中與支鏈氨基酸(BCAAs)生物合成和降解相關的代謝物表達升高(圖2D),，如L-蘇氨酸、L-亮氨酸,、L-異亮氨酸,、4甲基-2-氧五酸酯和芳香氨基酸(AAAs)生物合成(L-苯丙氨酸、L-酪氨酸),。NASH上調了參與氧化和炎癥調節(jié)的幾種重要代謝物,，包括谷氨酸、谷氨酰胺,、吡啶酸,、犬尿氨酸和衣康酸(圖2E)。NASH患者血漿丙酮酸升高(圖2E),，這與糖酵解蛋白上調一致(圖1E)。  圖2 NASH患者與健康人的代謝組學分析 4. NASH患者和健康人群的脂質組學分析 作者為探索NASH患者的脂質組成,，進一步進行靶向脂質組學質譜分析,，定量超過800種脂質。熱圖分析顯示兩組在許多脂類上存在明顯差異(圖3A),。NASH患者血漿中共有151種脂質發(fā)生顯著改變，其中58種顯著升高,。差異表達的脂質主要為PE(22.70%),、PI(12.77%)、PC(12.06%),、TAG(9.93%),、PS(7.09%)和DAG(6.38%)(圖3B),。如圖3C所示，與對照組相比，NASH組DAG,、TAG,、PI和二氫神經酰胺(DCER)的相對含量顯著上調，而PG,、PC,、PS、LPC和CE的水平則下調,。這些數(shù)據(jù)表明,，NASH患者的脂質譜發(fā)生了顯著變化。  圖3 NASH患者與健康人的脂質組學分析 5. 代謝組學,、脂質組學和蛋白質組學探究NASH患者的特征 作者進一步對代謝組學,、脂質組學和蛋白質組學方法在NASH患者中鑒定的關鍵代謝紊亂和凋亡途徑進行概述（圖4）。FA轉運蛋白(FABPs和CD36)的上調促進脂質進入肝臟,。負責糖酵解關鍵蛋白質的上調促進了丙酮酸的產生,，進一步用于FA合成。在NASH患者中,，DAG和TAG的含量以及脂滴蛋白(PLIN1,、PLIN2、PLIN4和PLIN5)的含量顯著升高,，共同刺激了NASH肝臟中的脂質積累,。同時，磷脂(PC,、PI,、PG和PS)代謝紊亂可引起內質網膜、線粒體和胞漿功能紊亂,。代謝組學數(shù)據(jù)顯示,，在NASH患者觀察到BCAAs、AAAs和BAs的積累,，與胰島素抵抗,、氧化應激、血糖控制受損等發(fā)病因素有關,。代謝組學和蛋白質組學表明,，NASH患者嘌呤生物合成增強。同時,，NASH患者肝臟中參與外源性和內源性信號通路誘導的肝細胞凋亡的蛋白表達顯著增加,?？傊琋ASH以氨基酸,、BAs,、葡萄糖和脂質代謝紊亂為特征，所有這些因素可能共同誘導NAFLD發(fā)病機制,。  圖4 NASH患者關鍵代謝紊亂和凋亡通路綜述 文章小結 本研究通過血漿中的代謝組學和脂質組學以及肝臟中的蛋白質組學來表征NASH患者的代謝譜,。NASH患者的特征是負責FA攝取、脂質形成和糖酵解的蛋白表達異常升高,，以及DAG,、TAG、丙酮酸,、BCAAs和BAs的積累,，這些可能共同誘導NAFLD的發(fā)病機制。 消膽胺通過減輕BAs,、類固醇激素和其他代謝物的代謝紊亂,，對NASH的發(fā)展具有保護作用。 中科優(yōu)品推薦 【中科新生命】經過19年的時間積累,，現(xiàn)已建立起了Labelfree,、TMT、4D-Labelfree,、4D-DIA,、4D-labelfree修飾、DIA磷酸化,、外泌體多組學等多種蛋白組學平臺以及代謝,、轉錄平臺。此外,，中科新生命有著專業(yè)的數(shù)據(jù)分析平臺以及售前售后服務團隊,，為老師提供全面的技術支持。歡迎感興趣的老師前來咨詢,。 |
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