《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Basis of Disease》：Hepatic GAL1 deficiency alleviates steatosis via WWP2-mediated PARP1 degradation and activation of the SIRT1–CPT1A pathway
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代谢紊乱相关肝脂肪变性（MASLD）中，GAL1通过竞争性结合PARP1的BRCT结构域，抑制WWP2与PARP1的相互作用，促进PARP1泛素化降解，从而增加NAD+水平并激活SIRT1-CPT1A通路，改善肝脂变性。
李宇琦|李瑞凯|王鹏|徐建良|张楚婷|林楠|刘慧玲|姜杰|魏秀清
中山大学第三附属医院消化内科，中国广东省广州市天河路600号，510630
摘要
背景
代谢功能障碍相关性脂肪性肝病（MASLD）是一种全球范围内普遍存在的慢性肝病，与肥胖、糖尿病和其他代谢紊乱密切相关。由于MASLD的进展会带来严重的健康风险，因此阐明其潜在机制对于指导早期干预和治疗策略至关重要。
方法
通过蛋白质组学分析来鉴定高脂饮食（HFD）诱导的小鼠肝脏中的蛋白质。利用免疫组化技术评估了人肝组织中的半乳糖凝集素-1（GAL1）表达。通过腺相关病毒生成了肝特异性GAL1缺陷小鼠。小鼠被喂食普通饮食或高脂饮食。在细胞系中通过Western blotting、RT-qPCR、免疫荧光、共免疫沉淀、质谱和分子对接分析进行了功能研究。
结果
在MASLD患者和小鼠模型中，GAL1表达水平升高。肝特异性GAL1敲低可减轻肝脂肪变性并增强脂肪酸氧化（FAO）。机制上，GAL1与聚（ADP-核糖）聚合酶1（PARP1）的BRCT结构域竞争性结合，从而干扰其与含有WW结构域的E3泛素蛋白连接酶2（WWP2）的相互作用。肝GAL1敲低促进了PARP1与WWP2的结合，进而促进了PARP1的泛素依赖性降解。这种降解导致NAD+水平升高，进而激活了SIRT1–CPT1A通路，从而促进了FAO并减轻了肝脂肪变性。
结论
肝GAL1的缺乏通过促进泛素依赖性的PARP1降解来增强FAO，从而恢复NAD+水平并激活SIRT1–CPT1A通路，从而减轻肝脂肪变性。
引言
代谢功能障碍相关性脂肪性肝病（MASLD），以前称为非酒精性脂肪肝病（NAFLD），是全球最常见的慢性肝病之一[1]。MASLD的全球患病率约为32.4%，且受影响的人数每年都在增加[2]。MASLD与多种代谢紊乱密切相关，包括肥胖、糖尿病、高脂血症和心血管疾病[2]、[3]。早期发现和及时干预可以减缓疾病进展并降低这些相关疾病的风险。因此，了解MASLD的发病机制对于开发有效的治疗策略至关重要。
半乳糖凝集素-1（GAL1）属于半乳糖凝集素家族，具有结合β-半乳糖苷的能力[4]。先前的研究表明，GAL1在免疫调节、细胞生长和分化、细胞黏附以及肿瘤进展中起着生理作用[5]、[6]、[7]。近年来，越来越多的研究显示GAL1与肥胖、2型糖尿病和动脉粥样硬化等代谢疾病的进展有关[8]、[9]、[10]、[11]。一项临床研究报道，MASLD患者的血清GAL1水平升高，并且与肝脂肪变性的程度以及血清甘油三酯（TG）和低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）水平呈正相关[12]。在儿童人群中也观察到了类似的现象，肥胖儿童的血清GAL1水平高于健康对照组[13]。与这些临床观察结果一致，高脂饮食（HFD）喂养的小鼠和ob/ob小鼠的肝脏中GAL1表达也上调[12]。遗传或药物抑制GAL1可以有效改善HFD诱导的肝脂肪变性及相关代谢紊乱，包括葡萄糖稳态受损和血脂异常[7]、[14]、[15]。
聚（ADP-核糖）聚合酶1（PARP1）是PARP家族的关键成员，在DNA损伤感知和修复、细胞死亡以及炎症反应中起着关键作用[16]、[17]。多项研究表明，PARP1是肝炎症和纤维化的主要调节因子[18]、[19]。Kun Huang等人的研究表明，PARP1在MASLD小鼠模型和患者中均被激活，它通过抑制PPARα活性来抑制脂肪酸氧化（FAO）通路[20]。此外，PARP1是一种主要的NAD
+消耗酶，其激活会显著消耗细胞内的NAD
+水平，从而抑制其他依赖NAD
+的酶（如sirtuin 1（SIRT1）[21]、[22]。这种消耗会损害线粒体生物生成和FAO。因此，PARP1通过耗尽NAD
+、抑制FAO和激活炎症通路，加重MASLD中的肝脂肪变性、炎症和纤维化，使其成为MASLD进展的关键调节因子[19]、[23]。
在本研究中，我们发现MASLD患者和HFD喂养的小鼠以及用棕榈酸（PA）和油酸（OA，统称为PAOA）混合物处理的肝细胞中GAL1表达水平升高。机制上，GAL1与PARP1的BRCT结构域竞争性结合，从而与含有WW结构域的E3泛素蛋白连接酶2（WWP2）竞争。肝GAL1缺乏增强了PARP1与WWP2的结合，促进了PARP1的泛素化降解，随后增加了NAD+水平并促进了FAO。我们的发现揭示了代谢功能障碍相关性肝脂肪变性的新机制，并强调了GAL1作为有前景的治疗靶点。
人类样本
肝活检标本来自接受肝血管瘤切除术的患有或未患有肝脂肪变性的患者。详细的MASLD诊断标准见补充表1[24]。排除以下情况的患者：1. 合并其他肝脏疾病（如病毒性肝炎、酒精性肝病等）；2. 严重的心脏、肾脏和其他主要器官功能障碍，或有恶性肿瘤病史；3. 无法或不愿意提供
高脂饮食喂养的小鼠和肝脂肪变性患者的肝GAL1表达上调
首先，雄性C57BL/6J小鼠被喂食普通饮食（CD）或高脂饮食（HFD）10周，以建立代谢功能障碍相关性肝脂肪变性小鼠模型。HFD喂养的小鼠体型更大，体重更重（图1A-B）。与CD喂养的小鼠相比，HFD组表现出葡萄糖耐受性受损和胰岛素敏感性降低，以及空腹血糖水平升高（图1C-E）。通过肝组织学分析和Oil Red O染色进一步验证了这一结果
讨论
在本研究中，我们发现了GAL1在肝脂肪变性中的新调控功能和机制。我们发现GAL1在MASLD患者和肝脂肪变性动物模型中的表达显著上调，表明GAL1在疾病进展中起着重要作用。肝GAL1缺乏可减轻HFD诱导的脂肪变性以及脂质代谢和葡萄糖耐受性的紊乱。机制上，GAL1与E3泛素连接酶WWP2竞争结合位点
CRediT作者贡献声明
李宇琦：撰写初稿、数据可视化、软件使用、方法学设计、实验实施、数据分析。
李瑞凯：软件使用、方法学设计、实验实施、数据分析。
王鹏：方法学设计、实验实施、数据分析。
徐建良：资源获取、数据管理。
张楚婷：数据可视化、数据分析。
林楠：资源获取。
刘慧玲：数据管理。
姜杰：数据管理。
魏秀清：撰写、审稿与编辑、项目监督、资源管理、方法学设计。
资助
本研究得到了国家自然科学基金（项目编号：81470848）和广州市科学技术基金（项目编号：201903010099）的支持。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
我们衷心感谢吴斌教授、陶金、郭云伟、杨一东和谭思伟提供的宝贵建议，感谢周浩雄博士在图表设计方面的帮助，以及王鹏博士在生物信息学分析方面的指导。
