口味重的吃貨們注意啦，這是一篇與我們?nèi)粘Ｉ铌P(guān)系密切的科普。
大家都知道，高鹽飲食是心血管疾病的主要飲食風(fēng)險(xiǎn)因素。同時(shí)，還有證據(jù)表明高鹽飲食與非酒精性脂肪性肝病相關(guān)[1]，而非酒精性脂肪性肝病也是心血管疾病的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[2]。
那么，高鹽導(dǎo)致的肝損傷是否會(huì)影響心血管疾病的發(fā)生發(fā)展呢？
近日，由國(guó)內(nèi)陸軍軍醫(yī)大學(xué)大坪醫(yī)院高血壓和代謝疾病中心祝之明醫(yī)生領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)，在心血管領(lǐng)域頂級(jí)期刊《循環(huán)》發(fā)表重要研究成果[3]。
他們發(fā)現(xiàn)，高鹽飲食會(huì)增加肝細(xì)胞中去乙酰化酶SIRT3的表觀遺傳學(xué)修飾，抑制了其與NRF2的結(jié)合，導(dǎo)致SIRT3的表達(dá)被持續(xù)抑制，從而介導(dǎo)了肝臟脂肪變性和肝臟鹽性炎癥記憶及心血管損傷，通過(guò)AMPK激活劑二甲雙胍可以提高SIRT3表達(dá)，逆轉(zhuǎn)肝臟炎癥記憶，改善心血管損傷。
由此可見(jiàn)，避免過(guò)多的鹽攝入和積極干預(yù)表觀遺傳修飾可能有助于避免高鹽誘發(fā)的心血管損傷的持續(xù)性炎癥狀態(tài)，二甲雙胍有望成為治療高鹽攝入誘導(dǎo)的肝臟疾病的潛在藥物。
論文首頁(yè)截圖
在肝臟代謝中有一個(gè)概念被人們逐漸熟知，那就是“代謝記憶”——高糖、高脂肪和高鹽介導(dǎo)的血管緊張素II改變等各種飲食和代謝因素，會(huì)引起靶器官損傷，并且恢復(fù)了正常飲食和正常代謝水平后，損傷仍然存在[4]。
目前已知在糖尿病腎病中，炎癥、氧化應(yīng)激和表觀遺傳修飾是其發(fā)病的主要原因。其中，增加活性氧的生成，可調(diào)節(jié)促炎基因啟動(dòng)子的組蛋白表觀遺傳修飾，進(jìn)而導(dǎo)致低度慢性炎癥狀態(tài)，這一機(jī)制在糖尿病并發(fā)癥中發(fā)揮了重要作用[5]。
值得注意的是，線粒體作為活性氧的主要來(lái)源，線粒體功能障礙不僅會(huì)降低氧化呼吸鏈的活性，導(dǎo)致肝臟脂肪沉積，還會(huì)觸發(fā)先天免疫反應(yīng)，從而促進(jìn)非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)的發(fā)生[6]。
通過(guò)查閱文獻(xiàn)，研究人員們發(fā)現(xiàn)SIRT3(sirtuin 3)是抑制線粒體中活性氧生成的去乙酰化酶，在小鼠中敲除SIRT3可以通過(guò)誘導(dǎo)線粒體蛋白的乙酰化，進(jìn)而導(dǎo)致脂肪肝和代謝綜合征[7]。然而，SIRT3是否參與高鹽誘導(dǎo)的肝臟炎癥記憶仍有待進(jìn)一步研究。
據(jù)研究報(bào)道，肝臟脂肪變性與C-反應(yīng)蛋白水平升高之間存在關(guān)聯(lián)，而C-反應(yīng)蛋白是心血管不良預(yù)后的關(guān)鍵預(yù)測(cè)因子。并且，NAFLD還能通過(guò)引發(fā)全身性炎癥、誘導(dǎo)胰島素抵抗、增加氧化應(yīng)激等方式，促進(jìn)高血壓的發(fā)生，這與高鹽在其中的作用十分相似，但是，高鹽誘導(dǎo)的NAFLD是否是心血管疾病發(fā)生發(fā)展的重要因素還不清楚。
于是研究人員們?cè)噲D探究高鹽飲食引起的肝臟脂肪變性是否是心血管損傷的主要原因呢？以及SIRT3是否參與其中，潛在的機(jī)制又是什么呢？
接下來(lái)，我們一起看看他們是如何開展研究的。
首先研究人員們發(fā)現(xiàn)，高鹽飲食(HSD)會(huì)使小鼠的收縮壓顯著升高，心功能明顯受損，射血分?jǐn)?shù)和短軸縮短率降低。此外，HSD還顯著增加了血清中促炎標(biāo)志物的水平。喂食HSD的小鼠也表現(xiàn)出更高的肝臟重量/體重比。恢復(fù)正常飲食后全身炎癥和肝損傷，以及高血壓均未恢復(fù)到正常水平，表明還持續(xù)存在著肝損傷和血管損傷。
HSD還刺激了肝臟中的脂質(zhì)積累、脂肪變性和纖維化，甘油三酯、總膽固醇和非酯化脂肪酸水平、中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)顯著增加，恢復(fù)正常飲食后仍然未能緩解這些肝臟和炎癥的病理變化。這些結(jié)果表明，高鹽引起的肝損傷表現(xiàn)出“記憶”特征。
高鹽飲食后小鼠肝臟和炎癥的變化
他們通過(guò)檢測(cè)也發(fā)現(xiàn)，HSD顯著抑制肝臟中SIRT3的表達(dá)，即使在停鹽后也是如此。
為了研究SIRT3在記憶現(xiàn)象中的重要性，HSD小鼠在恢復(fù)正常飲食之前被注射了 AAV8-TBG-SIRT3(一種用來(lái)過(guò)表達(dá)SIRT3的病毒)。
注射AAV8-TBG-SIRT3小鼠的天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶和促炎細(xì)胞因子水平顯著降低。此外，SIRT3過(guò)表達(dá)顯著減弱了停鹽后的肝細(xì)胞脂肪變性、脂質(zhì)積累和纖維化，以及炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)，也抑制了促炎基因的表達(dá)。因此，肝臟中的記憶現(xiàn)象可能與SIRT3持續(xù)的低表達(dá)有關(guān)。
出乎意料的是，AAV介導(dǎo)的肝臟中SIRT3過(guò)表達(dá)不僅顯著降低了鹽誘導(dǎo)的高血壓，而且停鹽后的心功能障礙也得到了恢復(fù)，提示肝臟中SIRT3的低表達(dá)也是高鹽誘導(dǎo)的心血管損傷的關(guān)鍵一環(huán)。
AAV8-TBG-SIRT3過(guò)表達(dá)小鼠肝臟和炎癥的變化
接下來(lái)，研究人員們使用SIRT3敲除(SIRT3-/-)小鼠來(lái)模擬SIRT3表達(dá)降低的狀態(tài)。
在SIRT3-/-小鼠中，HSD誘導(dǎo)的肝損傷、組織形態(tài)學(xué)變化和炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)現(xiàn)象更加嚴(yán)重。此外，敲除SIRT3可以增加促炎因子的表達(dá)，這進(jìn)一步促進(jìn)了HSD對(duì)這些促炎因子的作用。敲除SIRT3也會(huì)加重高鹽誘導(dǎo)的高血壓和心功能不全。
為了進(jìn)一步確定SIRT3在肝臟中的作用，他們構(gòu)建了肝臟特異性SIRT3敲除小鼠，并給它們喂高鹽飲食。正如預(yù)期的那樣，與同窩SIRT3正常表達(dá)小鼠相比，肝臟敲除SIRT3后小鼠的肝脂肪變性和肝臟纖維化更加明顯，且伴有更嚴(yán)重的高血壓和心功能不全。
肝臟特異性SIRT3敲除小鼠肝臟和炎癥的變化
隨后研究人員們注意到，組蛋白3賴氨酸27(H3K27)的乙酰轉(zhuǎn)移酶p300在肝臟中的表達(dá)增加。他們敲低或抑制p300發(fā)現(xiàn)都可以消除H3K27的高乙酰化，并且降低停鹽后促炎因子的表達(dá)。同時(shí)，原本表達(dá)下降的SIRT3也恢復(fù)到了正常水平。
然而，為什么 H3K27乙酰化(H3K27ac)對(duì)SIRT3表達(dá)的影響與促炎因子相反呢？他們?cè)俅畏治隽薙IRT3基因的啟動(dòng)子區(qū)域，發(fā)現(xiàn)了NRF2的結(jié)合位點(diǎn)，NRF2是SIRT3的正調(diào)節(jié)因子，在IL-6和CCL2的啟動(dòng)子中均不存在。并且，HSD顯著抑制了NRF2與SIRT3啟動(dòng)子區(qū)域的結(jié)合，在恢復(fù)到正常飲食后這種抑制作用持續(xù)存在。
這些結(jié)果表明，H3K27ac抑制NRF2結(jié)合是停鹽后SIRT3表達(dá)持續(xù)下降的主要原因。
此外，他們還通過(guò)實(shí)驗(yàn)闡述，抑制NRF2與SIRT3啟動(dòng)子的結(jié)合對(duì)高鹽誘導(dǎo)的組蛋白表觀遺傳修飾是至關(guān)重要的，以及NRF2對(duì)肝臟的保護(hù)作用也需要SIRT3的存在。
接下來(lái)，他們?cè)噲D搞清楚哪種干預(yù)措施可以防止鹽性炎癥記憶。
根據(jù)ChIP測(cè)序結(jié)果顯示，SIRT3基因敲除主要影響AMPK和胰島素信號(hào)通路相關(guān)基因。眾所周知，二甲雙胍是AMPK激活劑，它可以改善由高葡萄糖或高脂飲食引起的持續(xù)性靶器官損傷。他們建立了兩種給藥模型：一種是在高鹽飲食中添加二甲雙胍后喂養(yǎng)小鼠16周(HSD+Met)；另一種是在前8周給予含二甲雙胍的HSD，后8周停鹽但持續(xù)給予二甲雙胍(HSD-Met)。兩種給藥方法都降低了小鼠的肝臟重量與體重比，血清中AST/ALT比值和促炎因子的表達(dá)。
二甲雙胍不僅減輕了HSD引起的肝損傷和炎癥，而且完全阻斷了鹽性炎癥記憶現(xiàn)象，改善了HSD引起的高血壓和心功能不全。這些結(jié)果表明二甲雙胍對(duì)高鹽誘導(dǎo)的肝臟炎癥記憶具有有效的治療作用。
二甲雙胍減輕HSD引起的肝損傷
最后他們發(fā)現(xiàn)小鼠敲除AMPKα2(在肝臟中表達(dá)的主要形式)后不僅阻斷了二甲雙胍對(duì)HSD誘導(dǎo)的肝脂肪變性的預(yù)防作用，而且消除了停鹽后二甲雙胍改善這些病理表征的治療作用。由此可見(jiàn)，AMPK是二甲雙胍預(yù)防和治療高鹽誘導(dǎo)的肝臟炎癥和肝脂肪變性中所必需的，以及SIRT3的激活也依賴于AMPK。
綜上，肝臟中低表達(dá)的SIRT3是高鹽誘導(dǎo)的肝臟炎癥和肝脂肪變性的重要因素。高鹽飲食通過(guò)表觀遺傳修飾來(lái)抑制SIRT3的轉(zhuǎn)錄，從而導(dǎo)致肝臟炎癥持續(xù)存在。在肝臟中過(guò)表達(dá)SIRT3，或使用二甲雙胍激活SIRT3，可有效緩解小鼠持續(xù)性肝損傷，從而改善高鹽誘導(dǎo)的心血管損傷。
這個(gè)研究揭示了肝臟脂肪變性和炎癥在高鹽誘導(dǎo)的心血管損傷中發(fā)揮重要作用，服用改善肝臟代謝的藥物，如二甲雙胍，可能有助于減輕高鹽引起的心血管損傷。并且AMPK/SIRT3通路可能是治療高鹽飲食人群中持續(xù)性心肝損傷的一個(gè)有潛力的干預(yù)靶點(diǎn)。
這些發(fā)現(xiàn)可能會(huì)為高鹽誘導(dǎo)的心肝損傷提供新的治療策略，具有深遠(yuǎn)的臨床應(yīng)用意義。
參考文獻(xiàn)
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