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肝脏特异性TMEM16A敲除小鼠在发现治疗非酒精性脂肪肝...

2021.3.01

肝脏特异性TMEM16A敲除小鼠在发现治疗非酒精性脂肪肝的新靶点的应用

非酒精性脂肪肝（Nonalcoholic fatty liver，NAFLD）是一种无过量饮酒史，但产生代谢应激性肝脏损伤的病症，可从单纯性脂肪肝进展为非酒精性脂肪性肝炎、肝纤维化和肝硬化，甚至肝癌、肝衰竭，是临床上最常见、发病率逐年上升的慢性肝脏疾病。

目前认为NAFLD与肥胖、脂肪代谢紊乱、胰岛素抵抗、糖尿病、低度炎症反应等密切相关，是代谢综合征的肝脏表现。通过增加胆固醇合成和脂肪酸合成相关基因的表达以及减少脂肪酸氧化相关基因的表达可促进非酒精性肝炎（NASH）进展，尽管这些过程有助于NASH的发生，但在NAFLD进展过程中的潜在机制尚不清楚。

近期，中山大学中山医学院周家国教授课题组在Advanced Science杂志在线发表了题为“Hepatocyte TMEM16A Deletion Retards NAFLD Progression by Ameliorating Hepatic Glucose Metabolic Disorder“的文章，揭示了TMEM16A在NAFLD形成中的重要作用及机制，抑制肝TMEM16A或破坏TMEM16A / VAMP3相互作用可能为NAFLD的治疗提供了新的潜在治疗策略。

周家国教授课题组以及其它研究人员的大量研究表明，氯通道与多种代谢性疾病发生发展密切相关。氯离子通道的阻断阻止了超氧阴离子自由基进入肝星状细胞（HSC）并抑制了HSC的活化，HSC的活化对肝纤维化的发展至关重要。TMEM16A是Ca2 +激活Cl−通道（CaCC）的重要组成部分，尽管已证明肝细胞中存在CaCC，TMEM16A / CaCC在肝脏中的功能作用尚不清楚。

有意思的是，不论是高脂饮食诱导还是体外棕榈酸刺激都能增加肝细胞TMEM16A表达以及CaCC电流幅度。患有NAFLD的患者和小鼠的肝组织中TMEM16A表达增加。肝脏中TMEM16A丰度的增加伴随着NAFLD评分的增加，表明TMEM16A在肝脂肪变性中起重要作用。

图1. 正常个体与NAFLD患者肝脏TMEM16A mRNA的水平(H)。对人类受试者TMEM16A蛋白表达与NAFLD评分之间关系的Pearson相关性分析(J)。

研究人员委托赛业生物（cyagen）构建了肝脏特异性TMEM16A敲除小鼠（TMLKO），并投喂高脂饮食，结果小鼠体重与普通饮食组无差异。与未缺失TMEM16A但投喂高脂饮食的小鼠相比，TMLKO小鼠的空腹血糖和胰岛素抵抗指数都低，在糖耐试验中表现较好。

反过来，过表达TMEM16A的转基因小鼠（TMLTg）则恶化了脂肪肝诱导的肥胖和胰岛素抵抗。PET/CT比较TMLKO和TMLTg小鼠的肝脏糖摄取，研究发现，尽管被投喂了高脂食物，TMLKO小鼠18氟脱氧葡萄糖（FDG）的增加比未敲除TMEM16A的对照组多，相反，TMLTg小鼠的18-FDG摄取和肝脏代谢活性都下降了。糖原异生酶mRNA表达分析显示，TMEM16A过表达虽然抑制了GSK3β和FOXO1磷酸化，但是增强了糖原异生相关酶mRNA的表达。

进一步的机制研究表明，肝细胞TMEM16A与囊泡相关膜蛋白3（VAMP3）相互作用以诱导其降解，从而抑制了VAMP3 / syntaxin 4和VAMP3 /突触体相关蛋白23′复合物的形成。这导致肝葡萄糖转运蛋白2（GLUT2）易位和葡萄糖摄取受到损害。值得注意的是，VAMP3的过表达抑制了肝细胞TMEM16A在阻止GLUT2易位并促进脂质沉积、胰岛素抵抗和炎症中的功能。相比之下，VAMP3敲低可逆转TMEM16A下调的有益作用。

图2. TMEM16A在NAFLD中的作用机制。