摘要
脂质累积水平过高与代谢疾病和癌症密切相关。目前，被广泛研究的非酒精性脂肪肝病是一种以脂肪变性为特征的肝脏疾病，若无有效的预防和治疗，通常会发展为非酒精性脂肪性肝炎、肝硬化，甚至最终会发展为肝细胞癌。现阶段，非酒精性脂肪肝病发生和发展的驱动力尚不完全清楚。肝脏脂质代谢与肝分区密切相关，生理状态下脂质主要分布在中央静脉区，而病理状态下脂质分区大多发生变化。作为人体必需的营养物质，铁在肝脏中也呈现出分区模式,主要分布在肝脏门静脉区周围。由于铁和脂质代谢密切相关，例如铁超载情况下的氧化应激和脂质过氧化，铁缺乏情况下的脂蛋白脂肪酶和肝脂肪酶活性降低等，铁在非酒精性脂肪肝病的进程中愈发得到广泛关注。然而，目前仍存在铁负荷对脂质累积影响不明确，二者的分区分布关系不清晰，调控机制未厘清等问题和挑战。因此，梳理铁负荷情况下脂质累积相关疾病的发生和发展，探究铁和脂质错综复杂的关系及分区已经成为迫切需求。 首先，为了探究铁负荷对脂质的影响，本研究利用肝脏铁累积的患者（血色病患者）和肝脏脂质累积的患者（脂肪肝患者），以及四种不同的小鼠模型进行分析。在血色病小鼠模型和高铁饮食小鼠模型中，肝脏铁的累积是由于铁的吸收增加，且铁较多地累积在门静脉区，而本研究也发现脂质在门静脉区累积较多。在门静脉区膜铁转运蛋白敲除的小鼠模型中，肝脏铁在门静脉区特异性累积是由于铁的外排减少，而本研究也发现脂质在门静脉区累积较多。此结果与血色病患者的诊断分析结果一致，即，肝脏门静脉区的铁负荷对此区域脂质的累积做出了重大贡献。然而，在高脂饮食小鼠模型中，虽然在肝脏中发生了明显的脂肪变性，却并未发生铁累积。此结果与脂肪肝患者的诊断分析结果一致，即，肝脏的脂质累积并不一定伴随铁的负荷。以上患者诊断结果和小鼠模型分析结果都表明肝脏门静脉区的铁累积促进了脂质累积的发生。这一发现为梳理铁在脂肪相关疾病中的作用奠定了基础。 其次，为了进一步研究铁与脂质的分区分布，本研究利用分选的门静脉区肝实质细胞和中央静脉区肝实质细胞，通过转录组测序进行分析。已有文献研究表明，在正常肝脏中，脂质较多地分布在中央静脉区;而本文观察发现铁的累积造成了脂质分区的紊乱。并且，生理情况下，脂质合成相关蛋白丙酮酸羧化酶在门静脉区表达较低，而在铁负荷的情况下，其表达量显著增加。此现象的发现为进一步探究铁与脂质间的调控机制提供了新的思路。 最后，本研究基于细胞实验，在体外对相关的机制进行了进一步的研究。以小鼠肝脏细胞NCTC 1469细胞为模型，本文发现在铁负荷的情况下，环磷酸腺苷反应元件结合蛋白活性增加，从而与丙酮酸羧化酶的启动子结合增加，导致了丙酮酸羧化酶在基因水平上表达量升高。进而，脂质的合成量增加，导致了脂质的累积。本文揭示了铁通过对上游转录因子的影响，在脂质合成和累积的过程中发挥了重要作用。 综上所述，本研究发现门静脉区的铁负荷促进了脂质在此区域的累积，并且是通过上调脂质合成通路环磷酸腺苷反应元件结合蛋白-丙酮酸羧化酶来实现的。提示门静脉区的铁累积可能是脂肪肝等脂质相关疾病的重要驱动因子，为研究此类疾病的发生和发展提供了新的思路。
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