ANGPTL3调控肝脏果糖感知与代谢的新机制及其在代谢功能障碍相关脂肪肝病中的作用

本研究揭示了ANGPTL3（血管生成素样蛋白3）作为肝脏果糖代谢调控的关键因子，通过独立于其脂蛋白脂肪酶（LPL）抑制功能的新机制，促进果糖衍生物摄取并激活PI3K-AKT信号通路。斯坦福大学团队发现MASLD（代谢功能障碍相关脂肪肝病）肝脏中果糖摄取增加与ANGPTL3分泌升高相关，敲低Angptl3可显著降低GLUT8转运体和果糖分解酶表达。该发现为理解果糖诱导的肝脂肪变性提供了新视角，并为开发靶向治疗策略奠定基础。

　　

在现代饮食结构中，果糖摄入量的爆炸式增长已成为全球公共卫生问题。从1970年到2004年，高果糖玉米糖浆的人均年消费量从0.2公斤激增至28公斤，这种变化与肥胖和代谢功能障碍相关脂肪肝病（MASLD）的流行密切相关。值得注意的是，与等热量的葡萄糖相比，果糖能更有效地促进肝脏脂肪堆积和胰岛素抵抗，但其调控机制长期未被阐明。传统观点认为果糖转运是一个"非调控"过程，这种认知空白使得针对果糖代谢异常的治疗策略开发陷入瓶颈。

斯坦福大学医学院病理学系（Stanford University School of Medicine）的Meng Zhao、Karen Y. Linde-Garelli等研究人员在《Cell Reports》发表的研究，首次发现血管生成素样蛋白3（ANGPTL3）在肝脏果糖代谢调控中扮演着"传感器"和"调控器"的双重角色。通过系统的体内外实验，研究团队揭示了一个全新的代谢调控轴：肝细胞分泌的ANGPTL3通过上调GLUT8转运体和果糖分解酶的表达，促进果糖及其衍生物的摄取，这一过程独立于其已知的LPL抑制功能。更引人注目的是，研究人员发现循环ANGPTL3水平会响应果糖刺激而升高，表明其可能作为"果糖传感器"参与代谢反馈调节。

为阐明这一机制，研究团队运用了多项关键技术：通过放射性标记的3H-果糖示踪技术定量分析不同组织对果糖及其代谢产物的摄取效率；利用CRISPR-Cas9构建glut2/5/8/9基因敲除的HepG2细胞系和肝脏特异性Glut8敲除小鼠模型；采用超滤和尺寸排阻色谱分离肝细胞分泌组活性成分，结合非标记定量蛋白质组学鉴定关键调控因子；通过AAV8介导的shRNA在体敲低Angptl3表达；运用Western blot和磷酸化蛋白芯片分析PI3K-AKT信号通路激活状态。所有动物实验均采用C57BL/6J小鼠建立MASLD模型，通过6周高脂高果糖饮食（40%脂肪热量，20%果糖热量，2%胆固醇）诱导肝脂肪变性。

"肝脏对果糖衍生碳的摄取在MASLD中升高"部分显示，与正常饮食小鼠相比，MASLD模型小鼠肝脏摄取3H-果糖及其代谢产物的能力显著增强。通过动态监测发现，腹腔注射后2.5-4分钟，果糖衍生物在肝脏的富集程度明显高于葡萄糖，且这种组织特异性分布模式在肌肉、脂肪和肾脏中未观察到。分离的原代肝细胞实验证实，这种增强的果糖摄取能力是细胞自主性的。

"细胞果糖摄取由GLUT2和GLUT8转运体介导"部分阐明了肝脏果糖转运的分子基础。竞争实验证实葡萄糖和果糖通过不同转运系统进入细胞。基因表达谱分析显示，小鼠肝脏中glut2表达最高，其次是glut8和glut9，而glut5和glut7几乎不表达。CRISPR构建的转运体敲除细胞系证明，glut2和glut8缺失使果糖摄取降低60%，而glut5或glut9敲除无显著影响。肝脏特异性Glut8敲除小鼠的体内实验进一步验证，Glut8缺失使肝细胞3H-果糖摄取减少50%以上。

"鉴定ANGPTL3作为肝脏果糖调控因子"部分揭示了关键发现。MASLD肝细胞条件培养基能显著增强AML12细胞的果糖摄取能力，且活性成分存在于>3kDa的蛋白质组分中。通过尺寸排阻色谱分离结合质谱分析，研究人员从活性分泌组中鉴定出1,694种蛋白质，其中ANGPTL3在MASLD肝细胞中的上调幅度最大（1.46倍）。重组ANGPTL3蛋白处理可使细胞果糖摄取增加2倍，而结构相似的ANGPTL4或无关系Tsukushin蛋白则无此效应。值得注意的是，胰岛素处理不影响果糖摄取，表明ANGPTL3的作用具有特异性。

"循环ANGPTL3水平响应膳食果糖升高"部分展示了生理相关性。给予30%果糖饮水的小鼠，其血清ANGPTL3水平显著高于葡萄糖对照组，这种变化与总体热量摄入、血糖水平或体重变化无关。这一发现与先前报道的猕猴实验结果一致，提示ANGPTL3可能是进化保守的果糖响应因子。

"ANGPTL3敲低降低细胞果糖代谢"部分通过功能缺失实验验证了其生理作用。单细胞转录组分析显示，angptl3与果糖分解酶khk、aldob及转运体glut2/8在肝细胞亚群中共表达。AAV8介导的Angptl3敲低不仅减少了肝脏对果糖衍生物的摄取，还下调了glut8和果糖分解酶khk、aldob的表达。这些变化伴随着脂质合成基因（srebp1c、acc、fas、scd1）表达的降低和血清总胆固醇水平的下降，但乳酸摄取和饮水行为不受影响。

"细胞果糖摄取独立于ANGPTL3的LPL抑制活性"部分阐明了机制特异性。添加外源LPL不影响ANGPTL3促进果糖摄取的能力。更关键的是，破坏LPL结合位点的ANGPTL3三重突变体（N48A/Q52A/H55A）仍保留完整的果糖调控功能，证明这两个生物学活性可通过不同结构域实现。

"ANGPTL3激活肝细胞中的AKT信号通路"部分揭示了下游机制。全长的ANGPTL3及其C端片段都能快速诱导AKT-S473磷酸化，并随后激活S6等下游底物。这种效应可被PI3K抑制剂渥曼青霉素和mTORC2抑制剂Torin1完全阻断。与此