非酒精性肝病(NAFLD)已成为全球慢性肝病最常见的原因，该疾病从单纯性脂肪变性发展为非酒精性脂肪性肝炎(NASH)，并最终发展为晚期肝硬化。NASH被认为是一种可逆性疾病，其中肝脂质积累的减少可以减缓甚至阻止肝纤维化的进展。越来越多的证据表明，NASH发展和进展过程中失调的自噬会显著损害自噬通量，导致脂质过度积累和明显的肝脂肪变性、氧化应激和炎症。然而，NASH 条件下自噬的失调机制尚未得到彻底研究。今天分享一篇发表在《APSB》的文章“Hepatic COX1 Loss Leads to Impaired Autophagic Flux and Exacerbates Nonalcoholic Steatohepatitis”，证明环氧合酶1(COX1)在肝脏自噬中的新作用，通过与磷酸肌醇互作2(WIPI2)相互作用来预防 NASH，从而推测靶向COX1-WIPI2轴可能是 NASH的一种新型治疗策略。
图1. 小鼠模型和人类样本中的NASH与COX1表达增加和自噬通量受损有关
作者首先观察了NASH患者和饮食诱导的NASH小鼠模型中COX1的表达情况。通过GEO数据库分析，发现NASH患者肝脏中COX1的mRNA水平显著高于健康对照者，并且COX1的表达与自噬相关基因LC3b呈正相关。进一步地，在NASH患者的肝脏样本中，通过免疫组化染色和Western blot分析确认了COX1蛋白水平的上调。同时，在CDAA和HFHC饮食诱导的NASH小鼠模型中也观察到了COX1蛋白水平的显著增加，并伴随自噬标志物LC3II和p62的积累。这些结果表明，在NASH条件下，肝脏COX1的表达增加可能与自噬流受阻有关。
图2. COX1是体外基础自噬所必需的，且Cox1敲低的AML12细胞中的自噬通量被阻断
为了验证COX1在肝细胞自噬中的作用，作者利用AML12肝细胞系进行了敲低实验。COX1敲低后，肝细胞内出现大量透明空泡，这些空泡富含溶酶体膜蛋白LAMP1和自噬标志物LC3，提示自噬流受阻。进一步通过电子显微镜观察，作者发现COX1敲低细胞中自噬体积累显著增加。为了确认这种积累是由于自噬体成熟受阻而非自噬体形成增加，作者使用Tandem RFP-GFP-LC3传感器进行分析。结果显示，COX1敲低细胞中LC3黄色斑点（自噬体）与红色斑点（自噬溶酶体）的比例显著增加，表明自噬体与溶酶体的融合受阻。此外，通过Wb分析发现COX1敲低后，LC3II和p62的积累在晚期自噬抑制(如氯喹处理下)并未进一步增加，表明COX1缺失并未导致自噬体形成的增加。这些结果共同证明了COX1对维持肝细胞基础自噬的必要性。
图3. Cox1的肝细胞特异性敲除加剧了脂肪性肝炎
为了在体内验证COX1在NASH中的作用，作者构建了肝脏特异性COX1敲除小鼠（Cox1Δhepa）。如图4所示，在正常饮食条件下，Cox1Δhepa小鼠未表现出明显的组织学差异。然而，当给予HFHC、MCD或CDAA饮食诱导NASH时，Cox1Δhepa小鼠表现出更严重的肝损伤，包括更大的脂肪滴、更高的甘油三酯含量和更严重的纤维化。这些表型在肝脏重量、NAS评分、油红O染色阳性面积以及血清ALT和AST水平等方面均得到体现。此外，Cox1Δhepa小鼠肝脏中脂质代谢和炎症相关基因的表达也显著增加。这些结果表明，肝脏特异性COX1缺失通过抑制自噬加剧了NASH的进展。
图4. WIPI2的肝脏特异性恢复减少了Cox1的肝脂质积累和NASH条件下的COX1Δhepa小鼠
WIPI2在自噬体形成和成熟过程中起关键作用，作者发现COX1与WIPI2的结合促进了WIPI2的稳定性和构象变化，有利于自噬体与溶酶体的融合。为了进一步验证这一发现，作者在Cox1Δhepa小鼠中通过腺相关病毒(AAV)介导的WIPI2过表达，部分恢复了受损的自噬流，并改善了NASH表型。这些结果表明，COX1通过与WIPI2的相互作用维持自噬流，从而保护肝脏免受NASH的损害。这一发现为开发针对NASH的新型治疗策略提供了重要的理论依据和潜在靶点。
本文作者: HHL
责任编辑: LQY
全文链接:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211383523000977?ref=pdf_download&fr=RR-2&rr=904f25cdcba1fa22#sec3
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