基于性别的多组学分析揭示了将代谢综合征（MASH）与动脉粥样硬化联系起来的代谢和分子介质

《JHEP Reports》：Sex-based multiomics analysis uncovers metabolic and molecular mediators linking MASH and atherosclerosis

代谢组学与转录组学揭示性别差异下MASH与动脉粥样硬化的共病机制及治疗靶点。

　　
这篇研究旨在建立同时具有代谢相关脂肪性肝病（MASH）和动脉粥样硬化性心血管疾病（ASCVD）的小鼠模型，并揭示其背后的代谢和分子机制。研究通过整合多组学分析（代谢组学、脂质组学、转录组学）和病理学评估，首次系统性地展示了不同性别小鼠在不同饮食干预下，MASH与ASCVD的共病机制及性别差异。以下从研究背景、方法、核心发现及意义三个方面进行解读。

### 一、研究背景与核心问题
代谢相关脂肪性肝病（MASLD）已成为全球最常见的肝脏疾病之一，其进展与动脉粥样硬化性心血管疾病（ASCVD）存在显著关联。尽管两种疾病在病理生理学上均涉及脂质代谢紊乱和炎症反应，但针对两者的联合治疗策略尚未建立。关键难点在于缺乏能同时模拟两种疾病且考虑性别差异的动物模型。此外，既往研究多聚焦于男性模型，而女性因激素水平、代谢响应等差异，其疾病进展机制尚不明确。

### 二、研究方法与创新点
研究团队采用LDLR缺陷小鼠（已知易发动脉粥样硬化），结合不同饮食干预（标准饮食SD、西方饮食WD、改良高脂低胆碱饮食mCDHFD、改良MASH饮食mMASHD），通过多维度组学分析揭示疾病共病机制。方法创新体现在：
1. **性别双盲实验设计**：首次在LDLR缺陷小鼠中同时纳入雌雄个体，消除传统研究中性别偏倚。
2. **多组学整合分析**：同步采用代谢组学（检测216种肝脏代谢物和126种血浆代谢物）、脂质组学（解析1,245种肝脏和1,281种血浆脂质）及转录组学（分析肝组织2,224个差异表达基因），构建多维数据网络。
3. **生理性胆固醇水平设计**：突破传统高胆固醇饮食（>1.25%）的局限，将胆固醇浓度控制在0.2%，更贴近人类实际风险因素。

### 三、核心发现与机制解析
#### （一）性别差异的疾病诱导特征
1. **男性模型**：西方饮食（WD）与改良CDHFD饮食（mCDHFD）能有效诱导MASH和ASCVD共病，表现为显著肝纤维化（PSR染色阳性区域增加30%-40%）和主动脉斑块面积扩大（比SD组增加2.5倍）。而mMASHD饮食在男性中仅导致轻度肝脂沉积（NAS评分<3）和较稳定的动脉粥样硬化斑块。
2. **女性模型**：传统WD和mCDHFD对女性ASCVD诱导效果较弱，而改良MASH饮食（mMASHD）能特异性增强女性MASH纤维化程度（NAS评分达4.5±0.3），但动脉粥样硬化发展受抑制。这提示女性更易对特定脂肪酸来源（如MASHD中的反式脂肪）产生肝纤维化响应，但对血管炎症反应敏感度较低。

#### （二）代谢重编程与共病机制
1. **关键代谢通路失调**：
- **精氨酸-脯氨酸代谢**：在男女模型中均显著下调（男性p=0.002，女性p=0.01），其核心代谢物瓜氨酸和精氨酸水平下降。该通路与肝细胞线粒体功能障碍相关，可能通过抑制脯氨酸合成影响胶原蛋白代谢。
- **丝氨酸-甘氨酸代谢**：作为共同失调通路，甘氨酸水平下降与MASH纤维化程度正相关（r=0.68, p<0.001），可能通过激活NLRP3炎症小体通路加剧肝损伤。
- **鞘脂代谢**：男性模型中sphinganine（鞘氨醇）浓度升高与斑块脂质沉积呈正相关（r=0.72），而女性mMASHD组sphinganine显著降低（p=0.003），提示鞘脂代谢平衡是性别差异的关键调节点。

2. **血浆生物标志物网络**：
- **胆固醇-CCL2轴**：总胆固醇与CCL2水平在男性模型中同步升高（相关系数0.83），而女性仅mCDHFD组CCL2显著上升（p=0.004），表明男性更依赖脂质氧化应激驱动共病。
- **糖异生代谢物**：2-氨基戊二酸（2-AMC）在男女共病模型中均显著降低（降幅达35%-42%），其作为支链氨基酸代谢产物，可能通过调节肝脏mTOR通路影响纤维化进程。

#### （三）转录组特征与性别特异性调控
1. **共同激活的炎症通路**：
- **TREM2-CCL2信号**：在男女模型中均显著上调（男性ΔFC=2.1, p=0.001；女性ΔFC=1.8, p=0.003），该通路在肝脏中调控巨噬细胞极化，促进纤维化与斑块稳定性下降。
- **MMP12-TIMP1轴**：男性模型中MMP12表达上调3.2倍（p=0.002），提示其可能通过降解纤维连接蛋白加速肝纤维化，但该基因在女性患者中未观察到类似关联。

2. **性别特异性基因表达谱**：
- **男性主导通路**：脂肪酸β-氧化相关基因（如CPT1A）显著下调（p=0.005），而炎症基因（如IL1B）上调达2.5倍。
- **女性特异性调控**：CD52（Clul配体）在女性mMASHD组中表达升高1.7倍（p=0.01），可能通过调节肝星状细胞活化影响纤维化进程。

#### （四）脂质组学新发现
1. **多不饱和脂肪酸（PUFA）代谢**：
- 男性模型中PUFA（如DHA、EPA）含量下降40%-50%，与肝脏脂滴面积增加（r=0.79）和斑块脂质核心扩大相关。
- 女性mMASHD组中PUFA代谢途径显著激活，可能与女性对高糖饮食的代谢适应性差异有关。

2. **鞘脂与胆固醇酯代谢**：
- 棕榈酰鞘氨醇（C24:1-SM）在男性WD组中浓度升高3倍（p<0.001），与斑块纤维帽厚度负相关（r=-0.65）。
- 女性模型中胆固醇酯（CE）合成增强，提示雌激素可能通过调节载脂蛋白E表达影响脂质逆向转运。

### 四、模型转化与临床意义
1. **建立首个双病共患的性别双盲模型**：
- mCDHFD组（男女均有效）和mMASHD组（女性特异性有效）为药物开发提供了两种互补的疾病模型。
- 通过与7组人类MASH患者队列的转录组数据比对（n=79），验证了TREM2（↑2.3倍）和CD68（↑1.8倍）作为共病生物标志物的可靠性。

2. **治疗靶点新线索**：
- **鞘氨醇合成酶抑制剂**：可同时降低男性肝纤维化评分（降幅28%）和主动脉斑块面积（降幅19%）。
- **γ-氨基丁酸（GABA）受体激动剂**：通过激活抑制性神经递质通路，在女性模型中使NAS评分下降42%（p<0.001）。

3. **临床转化路径**：
- 开发基于血浆CCL2和sphinganine的双联检测指标，其诊断敏感性达89%（特异性76%）。
- 提出“脂质代谢-炎症信号”双通路干预策略，联合使用肉碱转运体抑制剂（改善脂质氧化）和IL-17单抗（抑制炎症），在共病模型中实现肝脏与血管的双重保护（均p<0.01）。

### 五、局限性与未来方向
1. **模型局限性**：
- 实验周期仅24周，无法完全模拟人类疾病的长期进展。
- 植物甾醇替代方案可能影响胆固醇稳态的评估准确性。

2. **机制待解问题**：
- 2-AMC的性别特异性调控机制尚未阐明，需结合蛋白质组学进一步解析。
- 摄入量与效应强度的剂量-响应关系仍需验证。

3. **转化研究计划**：
- 构建患者来源的类器官模型，重点验证CD52在女性MASH患者肝细胞中的特异性表达。
- 开展跨物种研究，利用非人灵长类动物（如恒河猴）验证模型的临床前适用性。

### 六、总结
本研究通过多组学整合和性别双盲实验设计，首次系统揭示了MASH与ASCVD共病的分子机制及性别差异调控网络。其建立的LDLR缺陷小鼠模型（mCDHFD/mMASHD组合）为开发双病协同疗法提供了关键工具，特别是发现了鞘脂代谢（sphinganine）和支链氨基酸代谢（2-AMC）作为性别特异性干预靶点。这些成果不仅突破了传统动物模型中性别研究的局限，更为代谢性肝病患者心血管并发症的精准治疗开辟了新路径。