供稿：史路菲，武汉大学
校稿：刘玮，武汉大学
推送：刘玮，武汉大学
今天给大家分享的文献发表在Nature Communications上，标题为Lactational delivery of Triclosan promotes non-alcoholic fatty liver disease in newborn mice，美国加州大学圣地亚哥分校药学系环境毒理学实验室的Robert H. Tukey教授和基因调控与信号转导实验室的Michael Karin教授是本文的共同通讯作者。
非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）已成为全球常见的肝脏疾病，西方国家成人患病率高达20%-30%，且儿童发病率也在上升。NAFLD的进展涉及内质网应激、炎症等多个复杂机制，而过氧化物酶体增殖物激活受体α（PPARα）作为关键调节因子，与这些机制有密切联系。除了生理和病理因素，环境毒物如三氯生（TCS）也可能诱发脂肪性肝病（FLD），即毒物相关FLD（TAFLD）。研究表明，可在母乳中检测到TCS，且母乳喂养的婴儿可能摄入一定量的TCS。基于此，作者假设TCS从哺乳期母亲转移到新生儿可能导致儿童NAFLD的发生。
本实验将C57/B6、Pparα-null（Pparα−/−）、ATF4肝脏条件性敲除（Atf4∆Hep）及控制（Atf4F/F）和组成型活性gp130变体小鼠饲养在特定无病原体设施中，并自由获取食物和水。用含有0.012% TCS溶解在载体（DMSO）或单独载体中的食物喂养所有小鼠品系的繁殖对，21天后收集血清、肝脏和肠道进行分析。在奥贝胆酸（OCA）实验中，母乳喂养并接受TCS处理的新生小鼠在第16至20天通过口服强饲法接受OCA或对照处理，并在21天时收集组织进行进一步分析。
首先，通过母乳暴露于TCS，作者发现新生小鼠的Grp78等基因被诱导，肝脏内质网（ER）应激上调（图1b）。参与去饱和新生脂肪合成（DNL）的基因及其关键酶FASN在通过母乳摄入TCS的小鼠肝脏中也增加（图1c）。此外，TCS暴露小鼠血清中丙氨酸氨基转移酶（ALT）、棕榈酸、甘油三酯（TG）水平都有所增加，表明肝细胞存在脂质滴积累，肝脏可能受损（图1d-f）。
图1 三氯生暴露会诱导ER应激，刺激DNL并导致TG积累
为了研究TCS在体外的影响，作者用30 μM的TCS处理原代肝细胞72小时。处理后，TCS上调驱动DNL的基因、 PPARα 的靶基因以及与ER应激相关的基因（图2a-c）。接着作者用PERK特异性siRNA处理原代肝细胞，结果表明PERK激活是导致ER应激和DNL诱导过程的基础（图2d-e）。
图2 TCS刺激小鼠原代肝细胞中的DNL、ER应激和PPARα
接下来，作者通过RNA-seq分析研究了相关通路及差异基因的表达并加以验证，发现TCS暴露可能对新生小鼠的肝脏产生不良影响，包括促进与肝细胞性肝癌（HCC）相关的基因表达上调、增加纤维化、炎症和氧化应激标志基因的表达，以及导致肝脏纤维化和免疫浸润的增加（图3）。此外，TCS暴露也会阻断肝脏对糖皮质激素的响应，导致与糖异生、尿素循环相关的基因表达下调，同时影响AMPK及其靶基因及其他肝细胞因子的表达（图4）。
图3 TCS诱导肝脏中与非酒精性脂肪性肝炎和肝细胞性肝癌相关的基因
图4 TCS阻断Fgf21表达和AMPK信号传导
随后，作者发现ATF4在调控TCS暴露小鼠中的DNL过程中起着关键作用。在ATF4缺失的小鼠中，DNL相关基因的表达被阻断，导致甘油三酯含量降低和脂质积累减少（图5a-d）。此外，ATF4通过调控PPARα靶基因来进一步影响DNL过程（图5e）。PPARα在NASH患者和TCS暴露新生小鼠的肝脏中被激活，并诱导下游靶基因的表达（图6a）。在Pparα−/−小鼠中，TCS对这些基因的诱导作用被阻断，导致肝脂肪变性减少（图6b-e）。这些结果表明，PPARα对于TCS暴露诱导新生小鼠的肝脂肪变性至关重要。
图5 ATF4控制TCS处理的小鼠肝脏中的DNL
图6 PPARα控制暴露于哺乳期TCS的小鼠肝脏中的DNL
奥贝胆酸（OCA）是一种法尼醇X受体（FXR）激动剂，被用于治疗NAFLD。作者研究发现，通过哺乳传递的三氯生（TCS）会降低新生小鼠肝脏中FXR靶基因的表达（图7a）。qRT-PCR分析表明，OCA显著降低了驱动DNL的基因表达，并抑制了TCS暴露时PPARα 靶基因的表达（图7b-c）。此外，OCA还增加了Fgf21基因的表达，减少了肝甘油三酯（TG）的积累，降低了内质网应激标志物Grp78和Xbp1s的表达，并减少了ATF4和FASN蛋白的水平（图7d-g）。油红O染色显示，OCA与TCS联合处理减少了小鼠的脂质积累（图7h），这说明OCA可能有助于保护肝脏免受TCS诱导的脂肪肝病。
图7 口服OCA抑制TCS母乳喂养小鼠肝脏中的DNL基因，PPARα活性和ER应激
最后，作者探究了肠屏障通透性对NAFLD进展的影响（图8）。结果表明，TCS处理会破坏肠屏障，导致细胞凋亡增加和紧密连接蛋白下调，进而引发肠道应激或微生物易位。然而，肠上皮细胞（IEC）特异性gp130Act小鼠对TCS的这种影响具有抵抗性，表现出增强的肠屏障修复能力和紧密连接蛋白的上调。这些小鼠还抵抗TCS诱导的DNL相关基因的表达，以及肝脏中甘油三酯水平的增加。因此，gp130信号在阻断TCS对肠道屏障完整性和脂肪肝发展的影响中起重要作用。
图8 gp130的激活抑制TCS母乳喂养小鼠肝脏中的肝脏DNL、PPARα活性和ER 应激
综上所述，哺乳暴露TCS诱导的DNL是通过PERK-eIF2α-ATF4-PPARα级联反应介导的。当新生儿暴露于TCS时，给予FXR激动剂OCA以及激活肠黏膜再生性gp130信号通路，可导致肝脏ATF4表达、PPARα信号传导和DNL减少。因此，由母亲向儿童传递TCS或类似毒物可能是近期儿童NAFLD发病率增加的原因之一。
文章编号：483
原文链接：
https://doi.org/10.1038/s41467-022-31947-4
原文引用：
André A, Weber, Xiaojing Yang, Elvira Mennillo, Jeffrey Ding, Jeramie D. Watrous, Mohit Jain, Shujuan Chen, Michael Karin*, Robert H. Tukey*.Lactational delivery of Triclosan promotes non-alcoholic fatty liver disease in newborn mice. Nat. Commun. 2022, 13(1):4346.
