芳基乙酰胺脱乙酰酶通过调节铁依赖性的氧化应激，减轻内质网应激条件下的肝脏脂质积累

《Toxicology and Applied Pharmacology》：Arylacetamide deacetylase attenuates hepatic lipid accumulation under ER stress conditions by regulating iron-dependent oxidative stress

　　

长冈麻衣|渡边美由|藤野千鹤|中岛美纪|深见龙树

日本金泽大学药学部药物代谢与毒理学研究室

摘要

芳基乙酰胺脱乙酰酶（AADAC）是一种能够催化含有乙酰基的药物水解的药物代谢酶。最近的体外研究表明，AADAC还能减少细胞内脂质的积累；然而，其具体机制尚不清楚。已有报道指出AADAC能够降低肝脏中的亚铁离子（Fe²⁺）水平，而亚铁离子会促进未折叠蛋白反应的激活。未折叠蛋白反应的过度激活可能导致内质网（ER）应激，并进而引发肝脂肪变性。本研究的目的是利用AADac基因敲除（KO）小鼠，阐明AADAC在ER应激状态下对脂质代谢的作用。通过腹腔注射坦尼卡霉素（1.0 mg/kg）诱导野生型（WT）小鼠和AADac KO小鼠的ER应激。与WT小鼠相比，AADac KO小鼠的肝脏铁含量和氧化应激水平升高，同时与ER应激相关的基因表达也增强，这表明AADac的缺乏会加剧铁相关的ER应激。此外，AADac KO小鼠的肝脏脂质积累显著多于WT小鼠。值得注意的是，预先给予铁螯合剂去铁胺（200 mg/kg，腹腔注射）可以减轻AADac KO小鼠的ER应激，并将其肝脏脂质积累降至与WT小鼠相当的水平。综上所述，这些发现表明AADAC通过调节铁依赖性的氧化应激来保护肝脏免受ER应激条件下的脂质积累。

引言

代谢功能障碍相关性脂肪性肝病（MASLD）的定义是肝脏存在脂肪变性，并至少伴有一种心血管代谢风险因素。当脂肪变性伴随肝脏炎症和肝细胞损伤时，该疾病被归类为代谢功能障碍相关性脂肪性肝炎（MASH）。MASLD已成为全球慢性肝病和肝细胞癌（HCC）的快速增长原因（Phoolchund和Khakoo，2024）。尽管代谢功能障碍是MASLD的主要驱动因素，但越来越多的证据表明，包括调节代谢过程的基因变异在内的遗传因素也对疾病的易感性和进展有显著影响（Pei和Goh，2025）。

AADAC是一种主要在肝脏和胃肠道中表达的内质网（ER）定位酶（Frick等人，2004）。芳基乙酰胺脱乙酰酶（AADAC）能够催化含有乙酰基的临床药物的水解，例如酮康唑和利福平（Nagaoka等人，2024）。尽管AADAC的活性位点与激素敏感性脂肪酶有42%的氨基酸同源性，后者能够水解多种脂质，包括三酰甘油（TG）、二酰甘油、单酰甘油和胆固醇酯（CE）（Kraemer和Shen，2002；Probst等人，1994），但目前没有直接证据表明AADAC本身能够催化脂质水解。鉴于AADAC对乙酰基的强烈选择性（Fukami等人，2015），它不太可能水解与长链脂肪酸（如棕榈酸和亚油酸）酯化的内源性TG或CE。尽管如此，多项研究表明AADAC在脂质代谢中具有功能作用。来自2型糖尿病（T2DM）患者和心血管疾病患者的血管平滑肌细胞中，AADAC的表达低于仅患有T2DM的患者（Toyohara等人，2020）。此外，肥胖个体的肝脏AADAC活性低于瘦人（Ruby等人，2017）。我们之前的研究已经证明，人类AADAC的过表达显著减少了人类肝细胞癌细胞Huh-7细胞中的细胞内脂质积累（Morikawa等人，2022），而在McArdle-RH7777大鼠肝癌细胞中过表达小鼠AADac也观察到了类似的降脂效果（Lo等人，2010）。总体而言，这些发现表明AADAC通过独立于直接脂质水解的机制影响肝脏脂质稳态；然而，其背后的分子机制仍不清楚。

最近，我们的实验室发现铜蓝蛋白（CP）是一种与AADAC相互作用的蛋白质，并证明AADAC能够增强CP的表达和酶活性，CP是一种能够将亚铁离子（Fe²⁺）氧化为铁离子（Fe³⁺）的铁氧化酶（Shinohara等人，2024）。CP不仅通过其铁氧化酶活性在铁稳态中起关键作用，还通过稳定铁转运蛋白并促进铁离子装载到转铁蛋白上来发挥作用（Hellman和Gitlin，2002）。过量肝脏铁离子已被证明会激活未折叠蛋白反应（UPR），这是一种适应性机制，可以缓解由缺氧、钙离子耗竭和糖基化障碍等多种病理生理条件引起的ER应激（Lou等人，2009）。持续的ER应激会促进脂质生成、氧化应激、炎症和凋亡信号传导，这些都是MASLD发病机制的一部分（Tan等人，2013）。与此一致的是，具有轻度铁过载的homeostatic iron regulator (Hfe)基因敲除（KO）小鼠在喂食高脂饮食时，比WT小鼠表现出更严重的脂肪性肝炎和ER应激（Tan等人，2013）。基于这些研究，AADAC可能通过调节细胞内铁稳态来减轻ER应激下的肝脏脂质积累，而不是通过直接水解脂质。然而，支持这一假设的体内证据仍然有限。因此，本研究的目的是利用AADac KO小鼠来阐明AADAC在ER应激状态下调节肝脏脂质稳态的作用。

章节摘录

材料

Fuji DRI-CHEM公司的GPT/ALT-PIII和GOT/AST-PIII试剂盒购自FUJIFILM。LabAssay公司的胆固醇和甘油三酯试剂盒以及坦尼卡霉素购自FUJIFILM Wako Pure Chemical（日本大阪）。铁含量测定试剂盒购自Thermo Fisher Scientific（美国马萨诸塞州沃尔瑟姆）。RNAiso试剂购自Takara（日本滋贺）。ReverTra Ace和THUNDERBIRD Next SYBR qPCR Mix试剂购自Toyobo（日本大阪）。

动物

小鼠饲养在机构动物设施中，处于受控环境中

AADac缺乏对坦尼卡霉素诱导的肝损伤的加剧作用

为了评估AADac在体内对坦尼卡霉素诱导的ER应激的作用，对WT小鼠和AADac KO小鼠腹腔注射坦尼卡霉素（1.0 mg/kg），该药物通过抑制N-连接糖基化反应引发ER应激（Banerjee等人，2011）。给药24小时后，WT小鼠和AADac KO小鼠的血浆ALT和AST水平均有所升高，且AADac KO小鼠的升高更为显著。具体来说，AADac KO小鼠的ALT和AST水平分别为81.5 ± 9.2 U/L

讨论

已有研究表明，肥胖个体的肝脏AADAC活性降低（Ruby等人，2017）。此外，在人类肝细胞癌细胞Huh-7细胞中过表达人类AADAC，以及在大鼠肝细胞癌细胞McArdle-RH7777细胞中过表达小鼠AADac，均显著减少了细胞内脂质的积累（Morikawa等人，2022；Lo等人，2010）。总体而言，这些发现表明AADAC对肝脏脂质具有保护作用

CRediT作者贡献声明

长冈麻衣：撰写——初稿、方法学设计、实验实施、资金获取、数据管理、概念构思。渡边美由：实验实施。藤野千鹤：资金获取、概念构思。中岛美纪：撰写——审稿与编辑、项目监督、资金获取、概念构思。深见龙树：撰写——审稿与编辑、项目监督、方法学设计、资金获取、概念构思。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

JST SPRING的支持，资助编号为JPMJSP2135。