2025年3月3日，丹麥大學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)系Kim Ravnskjaer團隊在Cell Metabolism發(fā)表“Hepatic stellate cells regulate liver fatty acid utilization via plasmalemma vesicle-associated protein”，揭示了肝星狀細胞通過質(zhì)膜囊泡相關(guān)蛋白來調(diào)節(jié)肝臟脂肪酸的利用。

肝臟在禁食期間對于正常的脂肪酸利用至關(guān)重要，循環(huán)中的脂肪酸會被肝細胞攝取，并酯化為甘油三酯，用于氧化代謝、生酮作用或輸出。盡管肝細胞中脂肪酸氧化的調(diào)控機制已被了解，但肝細胞對非酯化脂肪酸的攝取和保留情況卻尚不明確。作者表明，小鼠的肝星狀細胞（HSCs）及其大量表達的質(zhì)膜囊泡相關(guān)蛋白（PLVAP）控制著肝臟在禁食能量代謝中對底物的偏好。在小鼠中，對肝星狀細胞特異性敲除PLVAP會增強肝臟的胰島素信號傳導(dǎo)，并改善葡萄糖耐量。禁食狀態(tài)下的肝星狀細胞PLVAP基因敲除小鼠顯示出肝臟中脂肪酸酯化為甘油二酯和甘油三酯的過程受到抑制，使得禁食狀態(tài)下的代謝從依賴脂肪酸氧化轉(zhuǎn)變?yōu)橐蕾囂妓衔铩?/p>

圖一 HSCPlvap基因敲除小鼠的肝臟在組織學(xué)上是正常的

肝血竇中的Plvap mRNA在富含視黃醇酯結(jié)合蛋白（Lrat）的肝星狀細胞（HSCs）中富集。PLVAP蛋白與肝星狀細胞標志物Desmin共表達，僅檢測到少量Plvap轉(zhuǎn)錄本與富含穩(wěn)定蛋白2（Stab2）的肝竇內(nèi)皮細胞（LSECs）有重疊。鑒于周細胞中PLVAP的表達情況，且為了探究PLVAP在成年肝臟中的功能，通過將Plvapfl/fl小鼠與Lrat-Cre品系小鼠雜交選擇性地敲除肝星狀細胞中的Plvap基因。PlvapHSC-KO小鼠具有生育能力，外觀健康，未出現(xiàn)全身基因敲除小鼠的表型特征。作者利用FLEx-TRAP mCherry-RPL10A報告基因品系，驗證了結(jié)蛋白陽性的肝星狀細胞特異性的Lrat-Cre活性。PlvapHSC-KO小鼠肝臟中剩余的PLVAP信號主要定位于小靜脈，可能來自肝血管內(nèi)皮細胞（LECs），PLVAP基因的敲除并未影響肝星狀細胞在肝血竇中的定位。使用肝星狀細胞標志物結(jié)蛋白和間充質(zhì)細胞標志物血小板衍生生長因子受體α/β（PDGFRα/β），觀察到肝星狀細胞的細胞體及其細胞質(zhì)突起均未發(fā)生形態(tài)學(xué)改變。PlvapHSC-KO小鼠的肝臟組織學(xué)表現(xiàn)正常。接下來檢測了小腸中PLVAP的表達情況，在全身PLVAP缺失導(dǎo)致蛋白丟失性腸病時，小腸是主要受影響的器官。與PlvapHSC-KO小鼠健康的外觀相符，在PlvapHSC-KO小鼠的十二指腸中很容易檢測到PLVAP。蛋白質(zhì)印跡分析也證實PlvapHSC-KO小鼠肝臟中PLVAP蛋白缺失，但在其他富含PLVAP的組織（如腎臟和小腸）中并未缺失。對肝星狀細胞特異性敲除小鼠的血清進行了蛋白質(zhì)組學(xué)分析并測量了總蛋白含量，發(fā)現(xiàn)血清白蛋白（ALB）和主要載脂蛋白的豐度無顯著差異，血清總蛋白水平也無差異。作者的數(shù)據(jù)證實了PlvapHSC-KO小鼠中肝星狀細胞特異性的PLVAP基因缺失，且對肝臟組織學(xué)和血清總蛋白水平均無影響。

圖二 肝星狀細胞中的PLVAP對于禁食期間正常的脂肪酸利用是必需的

禁食狀態(tài)下，PlvapHSC - KO小鼠的呼吸交換率相對同窩對照小鼠增加，表明能量來源從脂肪酸向碳水化合物轉(zhuǎn)變，循環(huán)中的β-羥基丁酸水平降低。但血清非酯化脂肪酸（NEFA）、甘油水平，白色脂肪組織（WAT）形態(tài)、瘦體重和脂肪量分布均無差異，提示脂肪組織脂解反應(yīng)正常，而肝臟脂肪酸利用和生酮作用存在缺陷。成像顯示，禁食的對照小鼠肝臟有中性脂滴分布，而PlvapHSC - KO小鼠肝臟脂滴減少，脂滴相關(guān)的圍脂滴蛋白-2也基本缺失。脂質(zhì)組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，93種脂質(zhì)豐度有差異，其中52種在PLVAP敲除后減少，41種增加，主要減少的是甘油三酯（TAGs）和甘油二酯（DAGs），磷脂和鞘磷脂增加。注射熒光標記的脂肪酸（BODIPY - C16）后，對照小鼠肝細胞脂滴中可檢測到，而PlvapHSC - KO小鼠肝臟幾乎沒有，直接顯示了脂質(zhì)儲存受損。對禁食12小時的小鼠給予脂蛋白脂肪酶（LPL）抑制劑泊洛沙姆407后，兩種基因型小鼠血清TAG水平均顯著高于對照組，但基因型間無一致差異，表明TAG輸出增加不太可能是HSC PLVAP敲除表型的原因。自由進食的PlvapHSC - KO小鼠在通過β3-腎上腺素能受體激動劑CL316,243誘導(dǎo)脂肪組織脂解后，肝臟脂質(zhì)滴形成與對照小鼠無差異，表明HSC PLVAP本身并非肝細胞脂質(zhì)滴形成所必需，而是在禁食期間肝臟對NEFA的保留中起作用。PlvapHSC - KO小鼠在肝臟禁食代謝中從利用脂肪酸轉(zhuǎn)變?yōu)槔锰妓衔?，并使循環(huán)中的NEFA重新分布到骨骼肌。

圖三 肝星狀細胞中Plvap基因的敲除可改善葡萄糖耐量以及禁食狀態(tài)下的胰島素受體信號傳導(dǎo)

在禁食條件下， PlvapHSC-KO小鼠表現(xiàn)出脂質(zhì)利用能力下降，但葡萄糖耐量提高，即它們能更有效地清除血糖。盡管血清胰島素水平相似，但PlvapHSC-KO小鼠肝臟中的AKT磷酸化水平顯著升高，接近重新進食后的水平，表明胰島素信號增強。禁食時PlvapHSC-KO小鼠中PDK4（一種調(diào)節(jié)代謝適應(yīng)到禁食狀態(tài)的重要蛋白質(zhì)）水平降低，這有利于碳水化合物的利用。通過使用胰島素受體拮抗劑S961暫時阻斷胰島素受體信號，結(jié)果發(fā)現(xiàn)抑制胰島素受體部分恢復(fù)了PlvapHSC-KO小鼠肝細胞中的脂滴形成。在高脂飲食或西方飲食加果糖的嚴重代謝挑戰(zhàn)下，PlvapHSC-KO小鼠與對照組之間的差異被消除，表明脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)的擾動能夠覆蓋對HSC PLVAP的依賴性。總結(jié)來說，研究揭示了HSC表達的PLVAP對于正常脂肪酸利用的重要性，并且其缺失會增強肝臟胰島素信號傳導(dǎo)，改變禁食期間的能量來源偏好從脂肪轉(zhuǎn)向碳水化合物。

肝星狀細胞表達的質(zhì)膜囊泡相關(guān)蛋白是禁食期間從碳水化合物代謝正常轉(zhuǎn)換為脂質(zhì)代謝所必需的，揭示了肝臟血管周圍細胞所施加的一種新的代謝調(diào)節(jié)層面，可能對全身代謝有著潛在的影響。

文章來源：https://doi.org/10.1016/j.cmet.2025.01.022

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