内分泌IGF-1水平在非酒精性脂肪肝发生机制中的作用

Nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD) has become the world's most common form of chronic liver disease. Clinical studies have revealed tight association between serum IGF-1 levels and NAFLD severity. However, the molecular mechanism underlying the effects of IGF-1 level on the development of NAFLD remains unclear. To better address this question, we will employ mouse models with different serum IGF-1 levels: the liver-specific GHR knockout mice (LiGHRKO); liver-specific IGF-1 knockout mice (LiIGF1KO) and the hepatocyte-specific IGF-1 transgenic (HIT) mice that exhibit 3-fold increases in serum IGF-1 but normal IGF-1 expression in other tissues, separately. Floxed littermates will be used as control. These mouse models will be fed with regular diet or high fat diet and their glucose and lipid metabolism will be analyzed through transcriptome and metabolomics analysis to investigate the effects of different serum IGF-1 levels at 8-week, 24-week and 40-week.Our preliminary data have shown that the 8-week-old LiGHRKO mice, fed regular diet, showed symptoms of NAFLD: insulin resistance and the formation of lipid droplets in liver. This study will not only reveal the molecular mechanism underlies the association between endocrine IGF-1 and the NAFLD occurrence, but also facilitate the discovery of new pharmaceutical targets for clinical prevention and treatment of NAFLD.

非酒精性脂肪肝（NAFLD），与胰岛素抵抗和遗传易感性密切相关，不仅是代谢综合征在肝内的表现形式，而且还引发多系统疾病。临床研究发现，血清IGF-1水平与NAFLD高度相关，但其分子机制尚不清楚。本研究拟利用我们特有的不同血清IGF-1水平的小鼠模型：肝脏特异性敲除GHR的小鼠（LiGHRKO）、肝脏特异性敲除IGF-1小鼠（LiIGF1KO）和肝脏过量表达IGF-1小鼠（HIT），对其给予正常饮食或高脂饮食，在8、24和40周观察小鼠的糖脂代谢等情况，通过转录组学和代谢组学分析不同血清IGF-1水平下肝脏转录本和代谢网络的变化，筛选下游靶基因、探索不同IGF1水平对脂滴的合成和运输的影响。前期研究发现，LiGHRKO在喂食普通饲料8周时已出现NAFLD的典型症状：胰岛素抵抗及肝脏内聚集脂滴。本研究将有助于认识NAFLD发病的分子机制，阐明临床上低IGF-1人群易发NAFLD的机理。

近年来中国人群非酒精性脂肪肝（NAFLD）的发病率节节攀升，急需加强NAFLD的病因及机制研究。临床发现NAFLD患者往往血液IGF-1水平较低，而且其浓度与NAFLD的严重程度表现出负相关性。为了研究IGF-1与NAFLD发生发展之间的内在关系，我们构建了不同IGF-1水平的小鼠，分别是肝脏特异性敲除GHR的小鼠（LiGHRKO）、肝脏特异性敲除IGF-1的小鼠（LiIGF1KO）和肝脏过表达IGF-1的小鼠（HIT），这几种小鼠的IGF-1水平分别为正常小鼠的90%、75%和3倍。对比这3种小鼠的NAFLD发展程度发现：LiGHRKO小鼠存在明显的脂肪肝，甚至NAFLD已经有进展为非酒精性脂肪性肝炎（NASH），表现为肝脏脂肪沉积、血脂水平升高，肝组织出现纤维化，转氨酶水平升高，肝脏内促炎细胞因子表达量增加，巨噬细胞活化，血清趋化因子CCL4和CCL5水平增加。LiIGF1KO小鼠却未发生脂肪肝，肝脏组织形态无显著变化，炎性细胞因子的基因表达水平无显著差异，趋化因子的水平略有升高；HIT小鼠虽然体重增加，但同样未发生脂肪肝。深入研究LiGHRKO小鼠后我们发现它有胰岛素抵抗、血液中游离脂肪酸（NEFA）水平升高、生长激素（GH）水平升高，肝脏内线粒体功能障碍。我们还发现LiGHRKO小鼠的脂肪组织重量减少，脂解关键酶水平升高。对LiGHRKO小鼠进行单细胞测序后我们发现了这种小鼠特异性肝细胞群。分别是高表达趋化因子CCL4和CCL5的特异性巨噬细胞群和高表达C/EBPβ和CD36的特异性肝细胞群。因此我们判断LiGHRKO小鼠IGF-1水平过低，导致GH水平升高，GH刺激脂肪分解产生NEFA，肝细胞膜上的CD36介导这些脂肪酸进入胞内形成脂质堆积，产生NAFLD。本研究为揭示 NAFLD 的发生机理提供新的科学认识，为NAFLD防止提供新的靶点。