HIF-2α体细胞突变通过CD36和神经酰胺通路扰乱糖脂代谢的机制研究

《The FASEB Journal》：A Somatic Mutation in HIF-2α Affects Glucose and Lipid Metabolism via CD36 and Ceramide

本文揭示缺氧诱导因子2α（HIF-2α）C端反式激活结构域（CTAD）的体细胞突变（c.C2473T, p.R825W）通过增强其反式激活活性，上调脂肪酸转运蛋白CD36表达，进而促进神经酰胺（Ceramide）蓄积，最终导致葡萄糖不耐受和肝脏脂质代谢紊乱。该研究为靶向HIF-2α-CD36-神经酰胺轴治疗代谢性疾病提供了新的理论依据。

　　

¹引言

葡萄糖和脂质是维持机体稳态的重要营养物质，其代谢紊乱是非酒精性脂肪肝病（NAFLD）、肥胖和2型糖尿病等代谢性疾病发生的主要诱因。肝脏作为代谢调节的核心器官，在糖脂代谢平衡中扮演关键角色。缺氧诱导因子2α（HIF-2α）是一种响应低氧应激的转录激活因子，其突变与多种实体器官疾病及血液系统疾病相关。研究团队前期在356例临床肝样本中发现HIF-2α C端反式激活结构域（CTAD）存在一种新突变（c.C2473T, p.R825W），该突变与血脂异常及NAFLD发病相关。突变小鼠表现出体重增加等更广泛的代谢异常，提示该突变可能对糖脂代谢具有重要影响，但其具体分子机制尚不明确。

脂肪酸转位酶CD36是B2类清道夫受体家族成员，作为关键的脂肪酸传感器和脂质代谢调节因子，其表达失调与胰岛素抵抗、糖尿病等代谢紊乱密切相关。神经酰胺作为一种简单的鞘脂，是调节细胞分化、衰老和凋亡的第二信使，近年研究发现其对糖脂代谢具有深远影响，包括损害葡萄糖摄取、促进脂肪酸摄取以及抑制脂肪酸β-氧化等过程。

²研究方法

研究通过建立携带HIF-2α R825W点突变的C57BL/6小鼠模型以及THLE-2和HEK293细胞系，利用免疫共沉淀（Co-IP）、Western blot、转录组测序、实时定量PCR（qRT-PCR）和脂质组学等技术，系统评估了该突变对糖脂代谢的影响及其分子机制。

³研究结果

^3.1HIF-2α突变使小鼠易受饮食诱导的葡萄糖不耐受

在标准饲料（SCD）和高脂饮食（HFD）喂养下，HIF-2α突变（HIF-2α^mut）小鼠体型均大于野生型（WT）对照组。转录组分析显示，SCD喂养的突变小鼠肝脏中有114个差异表达基因，KEGG和GO富集分析表明这些基因显著富集于胰岛素抵抗等糖脂代谢相关通路。突变小鼠肝脏中糖异生关键基因磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（Pepck）和葡萄糖-6-磷酸酶（G6pase）的表达升高。腹腔葡萄糖耐量试验（IPGTT）显示，HFD喂养的突变小鼠血糖曲线下面积显著大于WT对照组，且空腹胰岛素水平更高。糖原染色（PAS染色）显示突变小鼠肝脏糖原阳性区域减少，而Masson和天狼星红染色未发现肝纤维化改变。

^3.2突变通过增强HIF-2α反式激活活性促进Cd36表达

免疫共沉淀实验表明，突变型HIF-2α与抑制因子（FIH）结合减少，而与转录共激活因子P300结合增加，提示其反式激活活性增强。qRT-PCR验证发现HIF-2α经典靶基因葡萄糖转运蛋白1（GLUT1）、血管内皮生长因子A（VEGFA）和乳酸脱氢酶A（LDHA）表达显著上调。KEGG通路分析和基因集富集分析（GSEA）均显示AMP活化蛋白激酶（AMPK）信号通路在突变小鼠中激活。在差异表达基因中，Cd36的mRNA和蛋白水平在突变组，尤其是HFD喂养组中显著升高，免疫组化和免疫荧光染色进一步证实了CD36在突变小鼠肝细胞中的表达增加。在FFA处理的THLE-2和HEK293细胞中，突变也导致Cd36表达上调。

^3.3HIF-2α^mut小鼠神经酰胺水平升高

脂肪酸摄取实验显示，经FFA处理的突变THLE-2细胞脂肪酸摄取显著增加。同时，神经酰胺合成关键酶CerS5和CerS6的表达上调。脂质组学分析发现，SCD和HFD喂养的突变小鼠肝脏中多种神经酰胺水平显著升高，尤其是根据变量重要性投影（VIP）值排名前10的神经酰胺。相关性分析表明，肝脏神经酰胺水平与甘油三酯（TG）含量呈强正相关，而与总胆固醇（TC）相关性较弱。免疫荧光共定位显示突变小鼠肝细胞（HNF4α阳性）中神经酰胺信号更强。在THLE-2细胞中敲低CD36可显著降低突变细胞中的神经酰胺水平。

^3.4抑制神经酰胺改善HIF-2α^mut小鼠葡萄糖代谢紊乱

使用神经酰胺合成抑制剂Myriocin干预后，小鼠肝脏神经酰胺水平有效降低。HFD喂养的突变小鼠经Myriocin处理后体型和体重明显下降。糖原染色显示Myriocin增加了突变小鼠肝脏的糖原沉积。qRT-PCR表明，Myriocin处理使突变小鼠肝脏中Pepck和G6pase的表达呈下降趋势。

^3.5Myriocin改善HIF-2α^mut小鼠脂质代谢紊乱

在THLE-2细胞中，Myriocin处理显著降低了突变细胞的TG含量。肝脏H&E和油红O染色显示，突变小鼠肝脏出现脂滴和气球样变性，而Myriocin干预后脂质积累和变性得到缓解。肝脏TG和TC测定证实Myriocin降低了突变小鼠的肝脏脂质水平。此外，Myriocin还下调了突变小鼠肝脏中脂肪酸转运蛋白基因（Fabp1, Fabp2, Fabp3）的表达。

⁴讨论

本研究揭示了HIF-2α CTAD结构域突变（R825W）在代谢调控中的新作用。该突变在基础状态下影响轻微，但在HFD诱导的代谢应激下，通过减少与FIH的结合、增加与P300的相互作用，增强HIF-2α的反式激活活性，进而上调Cd36的表达。CD36介导的脂肪酸摄取增加促进了神经酰胺的合成积累，最终导致肝脏TG沉积、糖异生增强和葡萄糖不耐受。抑制神经酰胺合成可有效缓解这些代谢异常。该研究阐明了HIF-2α突变通过CD36-神经酰胺轴扰乱糖脂代谢稳态的分子通路，为相关代谢性疾病的精准治疗提供了潜在靶点。