ACER3作用于C18:1-CER影响肝细胞氧化应激在非酒精性脂肪性肝炎的作用及机制研究

Recent studies have demonstrated a correlation between ceramide dysregulation and non-alcoholic steatohepatitis (NASH), which is the most critical stage of non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD), leading ceramides becoming a novel focus of Precision Medicine for NASH. Alkaline ceramidase 3 (ACER3) is upregulated in liver tissue of NASH, by establishing in vivo and in vitro model, we found that Acer3 knockout and ACER3 knockdown attenuated hepatic inflammation, hepatocyte apoptosis, and liver fibrosis during NASH by inhibiting oxidative stress in hepatocytes likely via upregulating its substrate C18:1-ceramide (C18:1-CER). Mitochondrial dysfunction is crucially important in hepatocellular oxidative stress during NAFLD, in this project, we propose to define the role of ACER3/C18:1-CER in regulating mitochondrial respiratory complex activity, membrane potential, and outer membrane permeability during NAFLD, verify the protective effects of C18:1-CER on mitochondrial dysfunction in hepatocytes, therefore elucidate the mechanism by which ACER3 and C18:1-CER regulate oxidative stress in hepatocytes and affect NASH. The project will facilitate us to understand the role of ACER3/C18:1-CER in NASH, and provide a novel approach for precision therapy of NASH.

最新研究证明神经酰胺与非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）的关键阶段——非酒精性脂肪性肝炎（NASH）存在相关性，神经酰胺对NASH的调控作用跃然成为精准医学的研究焦点。碱性神经酰胺酶3（ACER3）高表达于NASH患者肝组织，运用体内、体外NAFLD模型，我们发现小鼠Acer3的基因敲除或人ACER3的表达干扰可能通过上调其特异性底物18:1碳-神经酰胺（C18:1-CER），抑制肝细胞氧化应激，从而改善NASH的病理表现，包括肝组织炎症、肝纤维化、肝细胞凋亡。已知线粒体功能障碍是NAFLD肝细胞氧化应激的关键因素，本课题将深入探索ACER3/C18:1-CER对肝细胞线粒体的呼吸链复合体活性、跨膜电位、外膜通透性的影响，验证C18:1-CER对NAFLD肝细胞线粒体功能的保护作用，阐明ACER3作用于C18:1-CER调节肝细胞氧化应激影响NASH的机制，为NASH的精准防治提供新的启发。

随着生活水平的逐步提高，非酒精脂肪性肝病（NAFLD）的发病率逐年上涨，已成为主要的慢性肝病。非酒精脂肪性肝炎（NASH）存在肝细胞损伤、肝纤维等，是需要积极干预的重要阶段。棕榈酸的超载与NASH中神经酰胺代谢异常有关，神经酰胺是重要的生物活性脂质，参与介导棕榈酸的脂毒性作用。神经酰胺酶是体内降解神经酰胺的关键限速酶，但是关于神经酰胺酶在NASH发生发展过程中催化神经酰胺水解的作用尚不清楚。通过分析美国国家生物技术信息中心（NCBI）基因表达综合数据库（GEO），我们发现碱性神经酰胺酶3（ACER3）在NASH患者肝脏中上调。我们运用富含棕榈酸酯的西方饮食（PEWD）构建小鼠NASH模型，结果发现在小鼠NASH肝组织Acer3 mRNA水平及其酶活性也显著上调。此外，通过在体外予脂肪酸处理肝细胞构建NAFLD细胞模型，我们证明了棕榈酸酯处理可以在小鼠原代肝细胞显著上调Acer3 mRNA水平及其酶促活性。为了研究Acer3在NASH中的病理生理作用，我们在Acer3基因敲除小鼠及其野生型同窝小鼠喂食PEWD构建NASH模型。通过质谱分析及病理检查，我们研究发现Acer3的基因敲除可以在NASH小鼠肝组织增强PEWD诱导的C18:1-神经酰胺水平升高，同时，减轻早期炎症和纤维化，但不能减轻脂肪变性。通过检测肝细胞凋亡，我们发现Acer3的基因敲除可以显著减弱了NASH肝脏中肝细胞的凋亡，机制研究发现Acer3的基因敲除对NASH的这些保护作用与抑制NASH肝细胞氧化应激有关。体外研究进一步表明，ACER3/Acer3的表达抑制可以在小鼠原代肝细胞和永生化人类肝细胞增加棕榈酸处理导致的C18:1-神经酰胺水平上调，并抑制细胞凋亡和氧化应激。我们的研究结果表明ACER3通过介导棕榈酸超载诱导的氧化应激在NASH的发生发展中起重要促进作用。抑制ACER3的表达可以通过上调C18:1-神经酰胺抑制棕榈酸超载引起的肝细胞氧化应激改善NASH，这或可成为治疗NASH的有效措施之一。