撰文 | YQ
責編 | 翊竑
非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）是指除外酒精和其他明確的損肝因素所致的肝細胞內脂肪過度沉積為主要特徵的臨床病理綜合徵。疾病譜包括單純性脂肪肝、非酒精性脂肪性肝炎（NASH）及其相關肝硬化，一部分最終進展為肝癌。隨著我國經濟社會的高度發展，飲食結構以及生活方式發生改變，我國的NAFLD的患病率逐年升高，已經超過30%，正在成為重大的公共健康問題，給經濟社會的發展帶來嚴重的醫療負擔。到目前為止，仍然沒有確切有效的針對NASH的藥物獲批上市。目前，乙醯輔酶A羧化酶 (ACC) 被認為是潛在的NASH的治療靶點，其抑制劑可明顯改善肝臟脂肪化、炎症和纖維化。但是目前的ACC抑制劑類藥物的臨床實驗證實，抑制ACC的活性可能升高SREBP1，促進血液中甘油三酯的積累，導致高脂血症的發生。2021年10月11日，來自輝瑞內科研究部門的William P. Esler領導的研究團隊在Nature Medicine上發表了題為ACC inhibitor alone or co-administered with a DGAT2 inhibitor in patients with non-alcoholic fatty liver disease: two parallel, placebo-controlled, randomized phase 2a trials的文章，報告了兩項針對NALFD的臨床II期試驗結果（詳見BioArt報道：Nat Med | 輝瑞臨床II期試驗報告：ACC抑制劑與DGAT2抑制劑聯用可以有效緩解NALFD）揭示了ACC抑制劑與DGAT2聯合用藥改善NASH症狀，同時抑制了高脂血症的發生。
儘管目前已經有針對NASH的大量的臨床實驗正在進行，但是仍然沒有相關藥物獲批上市。因此，進一步闡明NASH發生的分子機制，尋找新的治療NASH的靶點無論是對於基礎研究還是對於NASH的臨床治療，都具有重要的意義。近日，來自武漢大學的李紅良教授團隊在Science Translational Medicine同期背靠背發表了兩篇題為Multiple omics study identifies an interspecies conserved driver for nonalcoholic steatohepatitis和 A small molecule targeting ALOX12-ACC1 ameliorates nonalcoholic steatohepatitis in mice and macaques 的文章。透過多組學的方式篩選到了NASH新的致病機制，並開發了相應的治療藥物，該藥物在小鼠以及非人靈長類動物NASH模型中都顯示出較好的療效，同時該藥物並不會導致高脂血症的發生。
作者首先分析了人、獼猴、豬、小鼠的正常以及NASH樣本的RNA-seq結果，並對差異基因做通路富集分析，作者發現Arachidonic acid pathway在各個物種的NASH樣本中均高度富集；進一步的分析顯示，ALOX12轉錄本在這些NASH樣本中都高表達，並且進一步的WB實驗證實，在不同物種的NASH樣本中ALOX12蛋白表達水平也顯著升高，肝臟原代細胞中使用palmitic acid處理後，ALOX12蛋白水平也顯著升高，說明了ALOX12在NASH的發生發展中起著重要的作用。作者在細胞水平、小鼠水平敲除或者敲低ALOX12後，在高脂刺激下，細胞的脂滴積累以及小鼠的肝臟的脂肪肝程度都顯著好轉，而過表達ALOX12的小鼠在高脂高膽固醇飼料（HFHC）的誘導下，相對於WT具有更嚴重的NASH症狀。作者進一步在Bama pigs中敲除ALOX12，敲除該基因的Bama pigs在HFHC的誘導下，症狀較WT相比，顯著減輕。透過上述實驗，作者證實了ALOX12在NASH發病中起著重要的作用，並且在物種之間是保守的，提示了該蛋白可能是潛在的NASH藥物開發的全新的靶點。
圖1. 多物種RNA-seq結果解釋NASH潛在治療靶點
ALOX12在體內催化Arachidonic acid轉化為12-hydroxyeicosatetraenoic acid (12-HETE) ，為了探究ALOX12在NASH發病中的分子機制，作者首先研究了ALOX12的酶活性對於NASH發病是否是必要的， 作者驚訝地發現，ALOX12對於NASH的促進作用並不依賴其酶活性。透過pull-down等實驗發現，ALOX12可以與ACC1相結合。並且發現在ALOX12敲除後，ACC1蛋白水平顯著降低，過表達ALOX12後ACC1蛋白水平顯著降低，提示了ACC1可能是ALOX12下游發揮關鍵作用的分子。進一步的研究顯示，當敲除ACC1後，ALOX12對NASH的促進作用被顯著抑制，說明了ACC1確實是ALOX12發揮功能的下游關鍵蛋白。分子機制的研究顯示，ALOX12可以透過抑制ACC1的依賴於溶酶體途徑的降解，促進炎症相關的蛋白的malonylation修飾，從而促進NASH的進展。
上述的實驗證實了ALOX12可以作為NASH治療的靶點，因此進一步研究其抑制劑是否可以作為NASH治療的藥物對於NASH的治療至關重要。早在2017年，李紅良教授團隊在Nature Medicine上發表了題為 An ALOX12–12-HETE–GPR31 signaling axis is a key mediator of hepatic ischemia–reperfusion injury【1】的論文。李紅良教授團隊運用轉錄組學、蛋白組學和代謝組學聯合分析，揭示了缺血階段的脂質代謝紊亂是肝臟缺血再灌注損傷過程中的重要病變，其中，12-脂氧化酶（ALOX12）的上調和12羥基二十烷四烯酸（12-HETE）蓄積尤為顯著，而炎症及細胞死亡均為脂質代謝紊亂的後續事件。提示了ALOX12的特異性抑制劑ML355在肝臟缺血再灌注過程中及後期對肝臟的保護作用。另外，在今年早些時候在Cell Metabolism上發表了Pharmacological inhibition of arachidonate 12-lipoxygenase ameliorates myocardial ischemia-reperfusion injury across multiple species 的文章【2】，報道了ALOX12是心肌缺血再灌注損傷新的潛在藥物干預靶點，並且在高等動物模型中證實ALOX12的小分子抑制劑可以有效緩解心肌再灌注損傷。
作者在本期背靠背的A small molecule targeting ALOX12-ACC1 ameliorates nonalcoholic steatohepatitis in mice and macaques文章中，對於ALOX12的特異性抑制劑ML355是否可以抑制NASH的發展做了進一步研究。作者發現，無論是在小鼠模型，還是非人靈長類動物模型中，ML355都能夠較好地抑制NASH的進展，抑制相關炎症的表型。在動物體內，ML355可以有效地抑制ALOX12，降低ACC1的蛋白水平，減少蛋白的malonylation修飾，抑制脂質的積累。令人驚訝的是，在原代培養的肝細胞中，ML355卻不能發揮上述作用，上述結果提示了真正其抑制NASH進展的並不是ML355，而是ML355在體內的某種代謝產物。因此，作者使用高精度質譜的方式檢測了使用ML355治療組的動物血清中ML355的代謝產物，並對鑑定到的產物使用NMR等方式做了進一步鑑定，作者將該檢測到的代謝產物命名為IMA-1. 作者透過一些列體內、體外的實驗證實了IMA-1確實是ML355在體內起抑制NASH進展的重要代謝產物。
圖2. ML355代謝產物IMA-1的鑑定
作者進一步對IMA-1的抑制NASH的分子機制做了精細研究，作者發現，IMA-1能夠直接抑制ALOX12以及ACC1的相互作用。因此可以透過抑制ALOX12以及ACC1相互作用，從而抑制NASH的發生，作者對IMA-1的功能在體內以及體外做了驗證，證實了IMA-1確實能夠抑制NASH的發生，提示了IMA-1可以作為NASH的潛在治療藥物。ACC1抑制劑常見的副作用便是導致患者的高脂血症，作者在動物模型中應用IMA-1治療後，對動物的各項生化指標做了詳細的檢測，作者並未發現明顯的高脂血症，治療組的副作用並不顯著。因此，IMA-1透過抑制ALOX12-ACC1相互作用從而抑制NASH進展，並不會導致常見的ACC1抑制的的高脂血症的副作用。
綜上，這兩篇文章不僅發現了ALOX12-ACC1相互作用是NASH發生發展的關鍵靶點。並且開發出一個全新的小分子化合物IMA-1，該化合物可以靶向ALOX12-ACC1，抑制其相互作用，促進ACC1蛋白降解，抑制脂肪肝炎發展。並且不引起高血脂等副作用，解決了靶向ACC的副作用問題，治療脂肪肝炎提出了切實可行的方向。
原文連結：
https://www.science.org/doi/10.1126/scitranslmed.abg8117
https://www.science.org/doi/10.1126/scitranslmed.abg8116
製版人：十一
參考文獻
[1] Zhang XJ, Cheng X, Yan ZZ, et al. An ALOX12-12-HETE-GPR31 signaling axis is a key mediator of hepatic ischemia-reperfusion injury. Nat Med. 2018;24(1):73-83. doi:10.1038/nm.4451
[2] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1550413121003776?via%3Dihub
轉載須知
【原創文章】BioArtMED原創文章，歡迎個人轉發分享，未經允許禁止轉載，所刊登的所有作品的著作權均為BioArtMED所擁有。BioArtMED保留所有法定權利，違者必究。
