运动诱导的脂肪因子 Nrg4：打破肝脏 cGAS-STING 信号通路，缓解代谢功能障碍相关脂肪性肝病的新希望

为探究运动缓解代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）的分子机制，上海体育学院研究人员开展了关于运动诱导的脂肪因子 Nrg4 对 MASLD 影响的研究。结果发现 Nrg4 通过 Pparg 激活，经 Nrg4/Erbb4/AKT 轴抑制肝脏 cGAS-STING 信号通路缓解 MASLD，为防治 MASLD 提供新方向。

　　在健康领域，代谢性疾病一直是困扰人们的一大难题，其中代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）尤为突出。它以肝脏脂肪过度堆积为开端，涵盖了从单纯的脂肪变性到肝炎、纤维化，甚至肝硬化等一系列严重病症。虽然大家都知道运动是预防代谢疾病的有效手段，可运动究竟是如何减轻 MASLD 的，这背后的分子机制却一直是个谜。与此同时，Neuregulin 4（Nrg4）作为一种在脂肪组织中含量丰富的内分泌因子，已被发现与代谢平衡息息相关，且运动能使它在体内的含量增加。但 Nrg4 能否直接通过抗炎作用保护机体免受 MASLD 侵害，以及在 MASLD 中激活 STING 的分子事件等问题，都亟待解答。

为了揭开这些谜团，上海体育学院的研究人员展开了深入研究。他们发现，Nrg4 是一种由运动诱导产生的脂肪因子，它能通过 PPARγ（peroxisome proliferator-activated receptor gamma，过氧化物酶体增殖物激活受体 γ）触发的反式激活作用，助力运动缓解 MASLD。这一发现意义重大，为理解运动与脂肪性肝病之间的关系提供了新的视角，也为 MASLD 的防治开辟了潜在的新途径。该研究成果发表在《Cell Reports》上。

研究人员在研究过程中运用了多种关键技术方法。在动物实验方面，通过对小鼠进行跑步机训练构建运动模型，并利用腺相关病毒（AAV）实现对基因的敲低或过表达操作。细胞实验中，分离培养小鼠原代肝细胞，进行脂质分析等检测。还采用了染色质免疫沉淀（ChIP）、荧光素酶报告基因检测、逆转录定量聚合酶链反应（RT-qPCR）、免疫共沉淀、蛋白质免疫印迹（Western blotting）等技术，从分子层面深入探究相关机制。

研究结果

1. 运动通过 Pparg 依赖方式上调脂肪组织中 Nrg4 表达：研究人员让野生型 C57BL/6 小鼠进行 8 周的有氧运动（跑步机训练），发现运动后小鼠脂肪组织中 Nrg4 表达显著上调，而肝脏中无明显变化。通过生物信息学分析发现，小鼠 Nrg4 近端启动子包含 PPAR 反应元件（PPRE）。实验表明，Pparg 能增强荧光素酶活性，且与 Pparg 剂量呈正相关，突变 PPRE 核心位点则会消除 Pparg 对 Nrg4 启动子的激活作用。此外，PPARγ 激动剂罗格列酮（Rosi）处理 3T3-L1 脂肪细胞后，Nrg4 mRNA 水平显著升高，ChIP 实验证实 Pparg 能与 Nrg4 启动子结合，且运动和 Rosi 处理均可增强结合。体内实验中，AAV 介导的脂肪组织 Pparg 敲低会削弱运动对脂肪 Nrg4 表达的促进作用，进一步证实运动通过 Pparg 诱导脂肪 Nrg4 表达。
2. 敲低脂肪组织 Nrg4 会削弱运动对小鼠 MASLD 的缓解作用：研究人员构建了脂肪组织特异性敲低 Nrg4 的小鼠模型，让其喂养高脂饮食（HFD）16 周以建立 MASLD 模型，并在第 9 周开始进行 8 周运动干预。结果显示，在非特异性对照 shRNA（shNC）处理的小鼠中，运动训练可显著降低体重增加、肝脏重量、脂肪组织重量和肝脏脂肪积累，改善葡萄糖耐量和胰岛素敏感性，降低血清丙氨酸氨基转移酶（ALT）和天冬氨酸氨基转移酶（AST）浓度，减少肝脏中脂肪生成和炎症基因的表达。而敲低脂肪 Nrg4 后，运动对 MASLD 的改善作用明显减弱，同时肝脏脂肪变性和 MASLD 相关病症加剧。代谢笼实验表明，敲低脂肪 Nrg4 对运动介导的小鼠体重减轻、脂肪组织重量减少、分解代谢相关基因表达促进及炎症基因表达抑制等方面影响较小，提示脂肪 Nrg4 敲低可能在不明显影响脂肪代谢的情况下，削弱运动对 MASLD 的缓解作用。
3. 脂肪 Nrg4 调节的 AKT 和 STING 信号通路参与运动对小鼠 MASLD 的缓解过程：AKT 是 Nrg4 调节的信号因子，且运动可激活肝脏中的 AKT。研究发现，运动使小鼠肝脏中磷酸化（p）-AKT（Ser473）水平升高，但脂肪 Nrg4 敲低会削弱这一作用。STING 是炎症反应的重要枢纽，Nrg4 干预可下调炎症相关因子，而敲低脂肪 Nrg4 会使肝脏中 STING 相关炎症因子显著上调，同时下游信号因子 TRAF 家族成员相关的 NF-κB 激活结合激酶 1（TBK1）也被显著激活。重要的是，脂肪 Nrg4 敲低会显著减弱运动对肝脏炎症因子表达和 TBK1 激活的抑制作用，表明脂肪 Nrg4 通过 AKT 和 STING 信号通路，助力运动缓解 MASLD。
4. 肝脏 Nrg4/Erbb4 信号通路促进运动对 MASLD 的缓解：Erbb4 受体酪氨酸激酶是 Nrg4 的受体。体外实验中，用游离脂肪酸（FFAs）处理小鼠原代肝细胞，发现 Nrg4 处理可减轻肝细胞脂肪变性和炎症，表现为脂质积累减少、脂肪生成和炎症基因表达下调、AKT 激活增加、TBK1 激活减少，且 Erbb4 受体酪氨酸激酶被激活。敲低 Erbb4 受体后，Nrg4 的上述作用减弱。体内实验中，构建肝脏特异性 Erbb4 敲除（Erbb4^LKO）小鼠模型，结果显示，野生型（WT）小鼠运动后肝脏脂质积累减少、血清 ALT/AST 水平降低、脂肪生成和炎症基因表达下调、TBK1 激活减少、AKT 和 Erbb4 激活增加；而 Erbb4^LKO小鼠脂肪肝表型更严重，运动对 MASLD 的缓解作用被削弱，表明 Nrg4/Erbb4 信号通路在运动缓解 MASLD 中发挥重要作用。
5. 抑制 STING 诱导的炎症有助于 Nrg4 改善肝细胞脂肪变性：TBK1 是 cGAS-STING 促炎通路的重要下游效应因子。研究发现，运动和脂肪 Nrg4 敲低会显著影响小鼠肝脏中 cGAS-STING 通路诱导的炎症因子表达和 TBK1 激活。在 FFA 处理的原代肝细胞中，使用 STING 激动剂会消除 Nrg4 对肝脏脂肪变性的缓解作用，同时抑制 Nrg4 对 TBK1 磷酸化、脂肪生成和炎症基因表达的抑制作用。沉默 STING 表达也会削弱 Nrg4 对肝细胞脂肪变性的改善及对相关基因表达的抑制作用。在 HFD 喂养的小鼠中，过表达脂肪 Nrg4 和敲低肝脏 STING 均可抑制 TBK1 磷酸化，减少脂肪生成和炎症基因表达，但敲低肝脏 STING 后，过表达脂肪 Nrg4 不再进一步抑制这些指标，表明抑制 STING 诱导的炎症在 Nrg4 改善肝细胞脂肪变性中起重要作用。
6. Nrg4/Erbb4 信号通路通过激活 AKT 抑制 cGAS-STING 通路：cGAS 可将 ATP 和鸟苷三磷酸（GTP）转化为环鸟苷酸 - 腺苷酸（cGAMP），cGAMP 与 STING 结合后激活 TBK1。研究发现，运动干预后，shNC/Trained 小鼠肝脏中 cGAMP 水平低于 shNC/Sed 小鼠，敲低脂肪 Nrg4 会导致肝脏 cGAMP 积累增加，并削弱运动对其积累的抑制作用。Nrg4 处理可降低 FFA 处理的原代肝细胞中 cGAMP 水平，敲低 Erbb4 则会消除这一作用。抑制 cGAS 酶活性后，Nrg4 对 FFA 处理的原代肝细胞中 TBK1 激活、脂肪生成和炎症基因表达的抑制作用不再明显。此外，过表达脂肪 Nrg4 和敲低肝脏 cGAS 均可抑制小鼠肝脏中 TBK1 磷酸化，减少脂肪生成和炎症基因表达，但敲低肝脏 cGAS 后，过表达脂肪 Nrg4 不再进一步抑制这些指标。研究还发现，抑制 AKT 活性会损害 Nrg4 对 TBK1 激活的抑制和 cGAMP 水平的降低，表明 Nrg4/Erbb4/AKT 信号通路可抑制 cGAS-STING 通路，减轻肝细胞炎症和脂肪变性。
7. Nrg4/Erbb4/AKT 信号通路使 cGAS 磷酸化，抑制其酶活性和 STING 诱导的炎症：研究发现，Erbb4 能与 AKT 和 cGAS 形成复合物，Nrg4 处理可增强这种相互作用，抑制 Erbb4 活性则会减弱该作用。Nrg4 处理还可促进 AKT 磷酸化。在小鼠 cGAS 中，丝氨酸 291（S291）附近序列是 AKT 激酶的潜在靶点。实验表明，Nrg4 处理可使小鼠原代肝细胞中野生型 FLAG-cGAS-WT 蛋白被 AKT 磷酸化底物抗体识别，而突变型 FLAG-cGAS-S291A 则不能。在敲低内源性 cGAS 的原代肝细胞中，过表达野生型 cGAS（cGAS-WT）时，Nrg4 可有效抑制 TBK1 激活、降低 cGAMP 水平、减少炎症和脂肪生成基因表达、减轻肝细胞脂肪变性；而过表达突变型 cGAS（cGAS-S291A）时，Nrg4 的这些作用消失，证明 Nrg4/Erbb4/AKT 信号通路通过使 cGAS 在 S291 位点磷酸化，抑制其酶活性，进而抑制 STING 诱导的炎症和肝细胞脂肪变性。
8. 脂肪组织过表达 Nrg4 与运动协同缓解小鼠 MASLD：研究人员通过向小鼠肩胛间棕色脂肪组织（BAT）、腹股沟白色脂肪组织（iWAT）和附睾白色脂肪组织（eWAT）注射 AAV，实现脂肪组织中 Nrg4 过表达。结果显示，运动训练可降低小鼠体重增加，运动或 Nrg4 过表达单独处理均可减轻肝脏重量、减少肝脏脂质积累、改善葡萄糖耐量和胰岛素敏感性、降低血清 ALT 和 AST 水平、减少脂肪生成和炎症基因表达、抑制 TBK1 磷酸化和 Scd1 蛋白表达、促进 Erbb4 和 AKT 激活。而运动和 Nrg4 过表达联合处理（Nrg4/Trained）对抑制脂肪肝及相关表型的效果更佳，表明脂肪 Nrg4 和运动可协同缓解小鼠 MASLD，其中涉及 Nrg4/Erbb4/AKT 信号通路对 STING 诱导的肝脏炎症的抑制作用。

研究结论与讨论

该研究揭示了运动诱导的脂肪因子 Nrg4 在缓解 MASLD 中的关键作用及机制。运动通过 PPARγ 依赖方式诱导脂肪组织中 Nrg4 表达，Nrg4 与肝细胞表面的 Erbb4 结合，激活 AKT，使 cGAS 在 S291 位点磷酸化，抑制 cGAS 酶活性，减少 cGAMP 生成，进而抑制 cGAS-STING 通路介导的炎症和脂肪变性，最终缓解 MASLD。这一研究不仅发现了运动与脂肪组织、肝脏之间的新联系，还为 MASLD 的防治提供了潜在的新靶点和干预策略。不过，该研究也存在一定局限性，仅探究了中等强度有氧跑步机运动对 MASLD 的影响，且实验对象为雄性小鼠，未来还需进一步研究其他类型运动、不同强度运动对 MASLD 的作用，以及脂肪 Nrg4 在雌性小鼠中的作用。总体而言，该研究为深入理解代谢性疾病的发病机制和防治提供了重要依据，具有重要的科学价值和潜在的临床应用前景。