磷酸甘油酸变异酶家族成员-5（PGAM5）在脂肪性肝炎发生发展中的作用及机制研究

The prevalence of non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) is greatly increased recently and becomes a large disease burden to the healthcare system in China together with its advanced forms such as steatohepatitis (NASH) and liver fibrosis, which have greater mortality. It is very important to investigate the mechanism of NAFLD progression in order to develop new therapeutics. PGAM5, a mitochondrial protein, can promote insulin resistance and acute liver inflammation, however, its role in NASH remains unclear. We hypothesize that PGAM5 could promote NASH， and we will investigate the role of PGAM5 in rodent diet induced NASH model using PGAM5 KO mice. Additionally, we will evaluate the effect of PGAM5 on hepatocyte injury, immune cell activation and HSC activation in vivo. Furthermore, we will examine TNF induced necroptosis and mitophagy pathway in this model to reveal the molecular mechanism of PGAM5. Last, we will isolate primary HSC from PGAM5KO mice, and test HSC activation and its molecular pathway in vitro. This study is very important in understanding the role of PGAM5 in the liver, and provides new insights to therapeutic target development in NASH.

脂肪肝的患病率逐年增高，其进展形式脂肪性肝炎（NASH）、肝纤维化等有着更高的死亡率，给我国卫生系统带来了沉重的负担。研究脂肪肝进展为NASH的机制对新药物靶点的研制有着重要意义。线粒体蛋白PGAM5具有促进胰岛素抵抗，增加肝脏急性炎症的作用，然而，这种蛋白在NASH的作用并不明确。本试验假设PGAM5可以促进脂肪肝进展为NASH，将在小鼠中敲除PGAM5，并通过饮食诱导小鼠NASH，评价PGAM5对NASH程度的影响，及其对肝细胞损伤、炎症细胞活化的作用以及对肝形状细胞（HSC）的影响。同时，本实验将评价NASH模型中PGAM5对线粒体自噬通路及TNF诱导的细胞程序性坏死通路的影响，以明确PGAM5在NASH中的分子机制。此外，本实验将通过分离小鼠原代HSC，研究PGAM5对其活化的影响及机制。本实验对阐明PGAM5在肝脏的作用机制有重要意义，为寻找NASH治疗的靶点提供了全新的思路。

PGAM5是一个线粒体蛋白，调节线粒体质量控制，并介导线粒体自噬，以及细胞程序性坏死，在肿瘤学中有深入研究。对于PGAM5的代谢功能研究较少，既往研究发现PGAM5能调节棕色脂肪的能量代谢，具有减轻体重，改善糖脂代谢的作用，但PGAM5在肝脏尤其是脂肪肝中的作用没有相应研究。本研究通过CRISPR-CAS9的方法构建了全身性PGAM5敲除小鼠，用siRNA在体外敲低PGAM5，通过一系列体内及体外实验，明确了PGAM5在肝脏尤其是脂肪性肝炎模型中对肝细胞、肝星状细胞、肝巨噬细胞的调控机制。通过体内研究我们发现，PGAM5敲除后，肝脏脂肪沉积在HFHF模型中减少，肝脏的炎症反应在蛋氨酸和胆碱缺乏饮食（MCD）诱导的脂肪性肝炎中无变化而在HFHF诱导的脂肪性肝炎中有明显减少趋势，HSC的活化也在高脂高果糖模型（HFHF模型）中减少。HFHF模型与MCD的差别是，HFHF是在肥胖基础上诱导的NASH而MCD的小鼠体重减轻，我们观察到PGAM5敲除后能明显减少体重，提示HFHF喂养的PGAM5敲除鼠炎症减轻及HSC活化减少的原因，可能是来源于体重减轻。事实上，通过体外模型的检测，我们发现PGAM5敲除或敲低，而对于肝星状细胞活化、巨噬细胞分化、巨噬细胞炎症因子表达以均无作用，在体外甚至加剧了炎症因子的表达及纤维化标志物的上调。这进一步提示，PGAM5敲除对于肝脏本身以及肝脏各类主要细胞并没有直接的保护作用。从机制上，我们发现PGAM5调控了肝脏Gpx6酶、HK-2及Mfrn2以及Parkin，但对肝细胞内自噬通路无明显影响，解释了PGAM5可能的新调控机制。尽管，我们的研究并没有提示PGAM5作为脂肪性肝炎靶点的潜力，但实验中，我们发现该分子可作为减重干预的靶点，具有应用前景。