《Journal of Biological Chemistry》：Allosteric targeting with antiviral nucleotide analogues allows fine-tuning of SAMHD1 dNTPase activity
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本研究聚焦于代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）及其严重形式MASH的发病机制，探索了白细胞介素-21受体（IL-21R）信号通路的关键作用。研究人员利用Il-21r-/-基因敲除小鼠模型，发现抑制IL-21R可通过下调JAK1-STAT5-HIF-2α信号级联，减少de novo（新生）脂肪生成，并缓解mTORC1介导的自噬抑制，从而显著改善高脂饮食诱导的肝脏脂肪变性、炎症和纤维化。该研究为MASLD/MASH的靶向治疗提供了新的潜在靶点。
在全球范围内，肥胖率的急剧上升伴随着代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）及其进展形式——代谢功能障碍相关脂肪性肝炎（MASH）的流行，已成为严重的公共卫生问题。目前虽有如Resdiffra（甲状腺激素受体-β激动剂）和GLP-1受体激动剂等药物获批用于治疗，但其副作用和疗效局限性促使科研人员不断寻找新的治疗靶点。白细胞介素-21受体（IL-21R）作为一种在免疫细胞中广泛表达的细胞因子受体，此前已被发现与多种肝脏炎症性疾病相关，但其在MASLD/MASH发生发展中的具体作用机制尚不明确。发表在《Journal of Biological Chemistry》上的这项研究，旨在深入揭示IL-21R信号通路在肥胖诱导的MASLD/MASH中的关键作用及其分子机制。
为了阐明IL-21R的功能，研究人员运用了多种关键技术方法。研究核心采用了Il-21r-/-基因敲除小鼠模型，并给予高脂饮食（HFD）诱导MASLD/MASH。通过口服葡萄糖耐量试验（OGTT）和胰岛素耐量试验（ITT）评估小鼠的葡萄糖稳态和胰岛素敏感性。利用组织病理学染色（H&E和Trichrome C）对肝脏脂肪变性和纤维化进行分期鉴定。通过蛋白质印迹（Western blot）、酶联免疫吸附测定（ELISA）和蛋白质微阵列技术系统分析了JAK-STAT信号通路关键蛋白（如pJAK1Tyr1022、pSTAT3Tyr705、pSTAT5Tyr694）、低氧诱导因子-2α（HIF-2α）、自噬相关蛋白（如LC3、p62）以及肝星状细胞活化标志物（如COL1A1、αSMA）的表达与磷酸化水平。采用实时定量PCR（qRT-PCR）检测了脂质代谢相关基因的表达。此外，研究还使用了人类肝脏组织微阵列（来源注明为USBioMax LV1201B和NOVUS Biologics）进行免疫组织化学染色，以验证IL-21R在人类脂肪肝和结节性肝硬化组织中的表达及其与CD4+T细胞的共定位情况。
IL-21R表达在脂肪变性HepG2细胞中升高
研究人员前期发现，在棕榈酸处理的HepG2细胞中，视黄酸诱导基因-I（RIG-I）的表达降低。通过转录组学分析，他们筛选出6个受RIG-I剂量调控的差异表达基因，其中包括IL-21R。鉴于IL-21R在MASH相关肝细胞癌中的表达上调已有报道，且其作为药物靶点的可行性较高，本研究选择聚焦于IL-21R。
il-21r-/-小鼠在高脂饮食下发生肥胖但受到保护
与IL-21R+/+小鼠相比，il-21r-/-小鼠在高脂饮食后体重增加减少，食物摄入量也降低，但并未表现出病态，提示IL-21R可能通过影响食欲调节体重。更重要的是，il-21r-/-小鼠在高脂饮食下保持了正常的葡萄糖耐量和胰岛素敏感性，而IL-21R+/+小鼠则出现明显的葡萄糖不耐受和胰岛素抵抗。
il-21r-/-小鼠对HFD诱导的MASLD和MASH具有抵抗力
组织学分析显示，高脂饮食喂养的IL-21R+/+小鼠肝脏出现严重的脂肪变性（90%达到3期）和纤维化（40%为1期，60%为2期）。相反，il-21r-/-小鼠的肝脏脂肪变性和纤维化程度显著减轻，仅有少数小鼠出现轻微病变。血清学检测也表明，il-21r-/-小鼠的ALT、AST等肝脏损伤标志物水平升高幅度远小于IL-21R+/+小鼠。
il-21r-/-小鼠因脂质水平降低而免受MASLD侵害
生化检测发现，il-21r-/-小鼠无论是正常饮食还是高脂饮食，其血液和肝脏中的甘油三酯和胆固醇水平均显著低于同窝对照的IL-21R+/+小鼠。这从代谢水平解释了il-21r-/-小鼠为何能抵抗MASLD。
IL-21R水平在MASH小鼠中升高
研究证实，在高脂饮食诱导的MASH小鼠模型中，肝脏IL-21R的mRNA和蛋白表达水平均显著上调，表明IL-21R信号通路的激活与MASH的发生发展密切相关。
IL-21R在人类脂肪肝和结节性肝硬化肝脏中过表达
通过对人类肝脏组织样本的分析，研究发现与正常肝脏相比，脂肪肝和结节性肝硬化组织中的IL-21R蛋白表达水平明显升高，且随着疾病进展（从脂肪肝到肝硬化）而进一步增加，提示IL-21R信号通路在人类MASLD/MASH进程中同样扮演重要角色。
il-21r-/-小鼠喂食HFD后肝脏胶原沉积减少
肝星状细胞（HSC）的活化是肝脏纤维化的核心事件。蛋白质印迹分析显示，高脂饮食喂养的IL-21R+/+小鼠肝脏中胶原蛋白COL1A1、活化HSC标志物αSMA和Vimentin的表达显著增加，而il-21r-/-小鼠中这些蛋白的表达则被大幅抑制。同时，IL-21R+/+小鼠肝脏中活化的TGF-β1水平显著升高，而il-21r-/-小鼠则无此变化。TGF-β1是HSC的关键激活因子，这些结果说明IL-21R缺失通过减少TGF-β1的活化，抑制了HSC活化和后续的胶原沉积。
IL-21R依赖的JAK-STAT信号在Il-21r-/-小鼠中减弱
为了探究分子机制，研究人员检测了JAK-STAT信号通路。结果发现，高脂饮食后，IL-21R+/+小鼠肝脏中pJAK1Tyr1022、pSTAT3Tyr705和pSTAT5Tyr694的磷酸化水平显著升高，而在il-21r-/-小鼠中，这些磷酸化信号，尤其是pSTAT5Tyr694，被明显削弱。此外，研究还发现SHP-1磷酸酶（负调控JAK-STAT信号）的抑制性磷酸化位点pSHP-1Ser591在IL-21R+/+小鼠肝脏中高表达，而在il-21r-/-小鼠中几乎检测不到，表明IL-21R缺失可能通过维持SHP-1的活性来负反馈抑制JAK-STAT信号。
HIF-2α依赖的de novo脂肪生成转录在il-21r-/-小鼠中减少
HIF-2α是已知的促进脂肪生成的关键转录因子。研究发现，高脂饮食喂养的IL-21R+/+小鼠肝脏中HIF-2α蛋白水平显著上调，而其调控的脂肪生成相关基因（如SREBF1、FASN、CD36、PLIN2）的表达也相应增加，同时脂肪酸合成酶ACC1和FASN的活性升高。相反，在il-21r-/-小鼠中，HIF-2α的表达及其下游基因的激活均受到抑制。这表明IL-21R信号通过JAK1-STAT5轴促进了HIF-2α介导的de novo脂肪生成。
HIF-2α依赖的mTORC1激活和自噬抑制在il-21r-/-小鼠中被抑制
HIF-2α还能上调氨基酸转运体SLC7A5的表达。本研究证实，高脂饮食下IL-21R+/+小鼠肝脏SLC7A5表达增加，随之而来的是mTORC1活性增强（表现为pmTOR1Ser2448和pp70S6KThr389水平升高）和自噬抑制（表现为LC3-II/LC3-I比值下降，p62磷酸化形式积聚，K48泛素化蛋白堆积）。而在il-21r-/-小鼠中，mTORC1活性未显著升高，自噬水平得以维持。这揭示了IL-21R信号通路的另一条致病机制：通过HIF-2α-SLC7A5-mTORC1轴抑制自噬，加剧肝细胞损伤。
IL-21R在脂肪肝中与CD4+细胞共定位
通过免疫荧光双标，研究发现人类脂肪肝和肝硬化组织中增高的IL-21R蛋白与CD4+T细胞存在共定位，提示浸润到肝脏的CD4+T细胞可能是IL-21的来源，从而在局部激活IL-21R信号。
综上所述，本研究系统阐明了IL-21R信号通路在MASLD/MASH发病中的核心作用。在高脂饮食等代谢应激条件下，肝脏IL-21R表达上调，被CD4+T细胞来源的IL-21激活后，通过JAK1磷酸化STAT5，进而增强HIF-2α的转录活性。HIF-2α一方面直接促进脂肪生成基因表达，驱动肝脏脂肪堆积；另一方面通过上调SLC7A5激活mTORC1，抑制保护性的自噬过程，共同导致MASLD向MASH及肝纤维化进展。缺失IL-21R则能有效阻断这一恶性循环。该研究不仅深化了对MASLD/MASH免疫代谢机制的理解，更重要的是将IL-21R及其下游信号分子（JAK1、STAT5、HIF-2α）确立为潜在的治疗新靶点，为开发该疾病的新型干预策略提供了坚实的理论依据和实验证据。
