《Biochemical Pharmacology》：Suppression of hepatic PPARα by hypoxia disrupts cholesterol metabolism and indirectly impairs arterial endothelial function in MASLD
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本研究揭示高海拔缺氧通过激活肝HIF-2α抑制PPARα，导致胆固醇代谢紊乱及动脉内皮功能障碍，而PPARα激活剂Fenofibrate可改善上述病理过程。
郭丹宝|张景轩|严冉冉|白欣|黄金玲|王中平|白振中|葛瑞丽
中国青海大学高原医学研究中心，高原医学重点实验室（教育部），青海省高原医学应用与基础研究重点实验室（青海-犹他州高原医学联合研究重点实验室）
摘要
与代谢功能障碍相关的脂肪性肝病（MASLD）是动脉粥样硬化性心血管疾病（ASCVD）的独立风险因素。目前，尚无针对MASLD的获批靶向治疗干预措施。已知缺氧会加重MASLD和ASCVD的进展。值得注意的是，过氧化物酶体增殖物激活受体α（PPARα）作为脂质代谢的关键调节因子，也参与调节细胞对缺氧条件的适应。本研究旨在通过探讨在高海拔缺氧环境下MASLD背景下PPARα在脂质代谢重编程中的作用，来阐明其在动脉内皮细胞功能障碍中的机制。我们观察到，慢性缺氧会加剧MASLD患者的低密度脂蛋白（LDL）水平升高，并增加ASCVD的风险。在MASLD小鼠中，慢性缺氧激活了肝脏缺氧诱导因子2-α（HIF-2α），后者抑制PPARα的表达，导致低密度脂蛋白受体（LDLR）和ATP结合盒亚家族G成员8（ABCG8）的表达下降，从而提高血清LDL水平，并间接降低动脉内皮细胞中的一氧化氮合酶（eNOS）表达。激活PPARα可上调肝细胞中的LDLR和ABCG8表达，从而改善脂肪肝并恢复主动脉内皮细胞的功能。我们的研究表明，慢性缺氧诱导肝脏HIF-2α的激活，后者抑制PPARα并损害肝脏胆固醇代谢，这会导致MASLD进展和ASCVD风险增加，因为胆固醇代谢受损会负面影响内皮细胞功能。而激活PPARα则能改善肝脏脂质代谢，从而间接改善内皮细胞功能。此外，我们还证明非诺贝特是一种可行且经济有效的治疗策略，可用于缓解缺氧条件下的MASLD并预防ASCVD。
引言
与代谢功能障碍相关的脂肪性肝病（MASLD）是一种主要表现为肝细胞内异常脂肪积聚的病理状态。这一术语最近取代了之前的非酒精性脂肪肝病（NAFLD）[1]、[2]。作为全球最常见的慢性肝病之一，MASLD影响了约四分之一的全球人口。其发病率正在迅速上升，与肥胖和代谢综合征的患病率增加相吻合。疾病进展可能导致肝纤维化和肝细胞癌，给社会带来重大经济负担[3]。尽管有多种治疗药物正在研发中，但目前尚无针对该病的获批靶向药物治疗[4]。
肝脂肪变性可在肝细胞微环境中引发缺氧，研究表明高脂饮食引起的脂肪肝与肝细胞内的缺氧状态有关[5]。最近的流行病学调查表明，中国北部和西北部地区的脂肪肝发病率高于东部和东南部地区[6]。鉴于中国北部和西北部的平均海拔显著高于东部和东南部地区，并且随着海拔升高氧气供应减少，因此推测缺氧可能是肝脂肪变性的风险因素。此外，多项动物、细胞和人类研究表明，缺氧可促进肝脏脂质积累并加重脂肪性肝炎[7]、[8]、[9]、[10]。缺氧诱导因子（HIFs）在缺氧条件下起关键调节作用，是NAFLD和非酒精性脂肪性肝炎（NASH）发病机制的重要组成部分[11]。研究显示，缺氧可上调肝脏HIF-1α和HIF-2α的表达，这可能通过刺激从头脂肪生成和游离脂肪酸（FFA）的摄取同时抑制FFA的β-氧化来促进肝脂肪变性[12]。多项证据表明，在缺氧条件下HIF-2α是导致和加重肝脂肪变性的主要因素[13]、[14]、[15]。我们之前的研究还表明，缺氧通过提高HIF-2α的表达促进了NAFLD向肝纤维化的进展[16]、[17]。其他研究发现，高海拔缺氧会降低MASLD患者的肝细胞三磷酸腺苷（ATP）能量水平，并破坏适应性ATP能量代谢机制[18]。值得注意的是，氧气疗法已被证明可通过抑制HIF-2α来缓解肝脂肪变性[19]。综上所述，这些发现表明高海拔缺氧可能加剧肝细胞内的缺氧微环境，损害细胞能量代谢，并激活HIF-2α，从而诱发和加重肝脂肪变性。进一步的研究表明，缺氧激活的肝脏HIF-2α通过抑制过氧化物酶体增殖物激活受体α（PPARα）来加重脂肪肝的发展[20]、[21]。PPARα被广泛认为是脂质代谢的关键调节因子，主要在肝细胞中表达，在调节脂肪酸和胆固醇代谢途径中起关键作用[22]。胆固醇水平升高已被证明会加重肝脏缺氧并损害微循环，从而促进NAFLD的进展[23]。在我们研究小组2010年对高海拔地区藏族人群适应性基因选择的研究中，发现PPARα是参与缺氧适应的潜在调节因子[24]。这些发现共同表明，在缺氧条件下，肝脏HIF-2α/PPARα轴在脂肪肝的发病机制和进展中起重要作用。然而，PPARα在缺氧条件下调节脂质代谢的具体机制仍不清楚。此外，针对肝脏PPARα的靶向干预是否能够更有效地缓解缺氧引起的和加重的肝脂肪变性，仍需进一步研究。
MASLD不仅会导致肝脏损伤，还与动脉粥样硬化性心血管疾病（ASCVD）的风险增加密切相关[25]。值得注意的是，在高海拔缺氧条件下，ASCVD的发病率较高[26]。ASCVD的发病和进展主要由血管内皮细胞功能障碍驱动。内皮功能障碍可导致血管通透性增加、炎症反应激活以及动脉粥样硬化斑块的形成。同样，胆固醇代谢紊乱也会诱发和加重血管内皮功能障碍[27]。然而，MASLD在缺氧条件下对动脉内皮细胞功能障碍的具体作用机制尚不完全清楚。为了进一步研究PPARα在缺氧条件下对肝脏脂质代谢的调节作用及其对动脉内皮细胞功能的影响，我们假设高海拔缺氧会上调肝脏HIF-2α，后者抑制PPARα活性，从而加重脂质代谢紊乱。这种紊乱可能进一步损害动脉内皮功能并增加心血管疾病的风险。本研究旨在阐明在高海拔缺氧条件下，MASLD引起的代谢重编程对动脉内皮细胞功能间接损伤的机制和PPARα的作用。研究内容包括临床数据分析、动物疾病模型以及使用细胞模型的机制验证。
临床数据
本研究收集了2021年至2023年间在青海大学附属医院进行的体检实验室结果。参与者包括长期居住在中国青海海拔1,500–2,500米地区的健康个体（n=133）；患有代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）的患者（n=129）；长期居住在海拔3,500–4,500米地区的慢性高山病患者（n=101）；以及其他患者
缺氧状态下MASLD患者动脉粥样硬化斑块形成的风险增加
我们首先研究了长期缺氧暴露导致氧气供应减少的情况下，MASLD引起的ASCVD风险是否发生变化。通过观察缺氧（n=102）和无不缺氧（n=129）的MASLD患者动脉中动脉粥样硬化斑块的动态进展来评估这一点。招募患者的总体人口统计数据见表1。缺氧组患者的ALT浓度升高
讨论
MASLD是一种全球范围内普遍存在的健康问题，其特征是肝脏脂质代谢异常。其进展可导致一系列肝内和肝外并发症，包括肝纤维化、肝细胞癌和ASCVD，给社会带来重大经济负担[1]、[3]、[25]。研究表明，缺氧会触发和加重MASLD和ASCVD[7]、[8]、[9]、[10]、[26]。然而，在缺氧条件下MASLD的发病机制及其病理生理学机制尚不完全清楚
作者贡献声明
郭丹宝：撰写初稿、项目管理、方法学设计、数据管理。张景轩：方法学设计、实验研究、数据分析。严冉冉：方法学设计、数据管理、概念构思。白欣：实验研究、数据分析、数据分析。黄金玲：实验研究、数据分析、数据分析。王中平：方法学设计、数据管理、概念构思。白振中：撰写修订稿、项目管理、方法学设计、资金管理
资金支持
作者声明本研究及/或文章的发表得到了以下资金支持：Z.B.和R.G提供的资金：1. 青海省人才科学家计划科学技术部（项目编号2025-ZJ-748）；2. 中国国家自然科学基金（82460124）；3. 2022年青海创新人才计划。
伦理审批和参与同意
本研究已获得青海大学附属医院的伦理委员会批准
作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的利益冲突或个人关系。
致谢
我们感谢青海大学高原医学研究中心提供的实验平台。同时感谢同事、学术编辑和审稿人对最终稿件的贡献。
