杨长青教授团队发现特殊巨噬细胞亚群代谢紊乱驱动肝纤维化进展

研究背景

肝纤维化是肝脏对慢性损伤的过度修复反应，表现为细胞外基质的异常沉积，持续进展可导致肝硬化甚至肝细胞癌。目前临床缺乏有效的逆转治疗药物，肝纤维化的分子机制仍需深入探索。蛋白质乳酸化是近年来发现的由代谢产物乳酸驱动的蛋白质翻译后修饰，能将细胞代谢状态直接转化为蛋白质功能调控信号，是连接代谢重编程与表观遗传调控的重要桥梁。FSP1（成纤维细胞特异性蛋白1）最初被认为是成纤维细胞的标志物，但近年研究证实其在肝损伤中主要由一类促炎性巨噬细胞亚群表达，参与炎症与纤维化调控。本研究围绕三者展开系统性探索。

研究进展

1.锁定致病细胞：FSP1⁺巨噬细胞是肝纤维化的关键驱动亚群

研究者首先通过整合公共数据库与临床肝硬化组织样本，发现FSP1在纤维化进展中呈分期依赖性升高，且与炎症特征呈显著正相关。在肝硬化患者的肝脏组织中，FSP1⁺细胞大量富集于纤维化区域，血清FSP1水平在失代偿期肝硬化患者中显著升高。在小鼠肝纤维化模型中，FSP1⁺细胞数量均显著增加。进一步通过细胞特异性敲除小鼠模型证实，髓系特异性Fsp1基因敲除可显著减轻小鼠肝脏的纤维化程度。多重免疫荧光染色和单细胞测序分析确认，FSP1在肝脏中主要表达于巨噬细胞，而非肝星状细胞或肝细胞，FSP1⁺巨噬细胞是驱动纤维化的核心致病亚群。

2.分子开关：PGK1 K353乳酸化激活关键代谢酶

乳酸是蛋白质乳酸化修饰的直接底物。研究者通过全局乳酸化组学分析发现，FSP1⁺巨噬细胞中蛋白质乳酸化水平显著上调。进一步通过LC-MS质谱分析，首次鉴定出磷酸甘油酸激酶1（PGK1）第353位赖氨酸（K353）为乳酸化的关键位点。K353R突变（将赖氨酸突变为精氨酸）完全消除了PGK1的乳酸化修饰，证实该位点的特异性。乳酸模拟物NALA处理可增强PGK1乳酸化，而糖酵解抑制剂或乳酸脱氢酶抑制剂则可阻断这一修饰。同时，研究者进一步发现K353乳酸化修饰同时激活PGK1和丙酮酸脱氢酶激酶1（PDHK1），抑制线粒体丙酮酸代谢，使代谢流持续导向糖酵解。

3.形成正反馈环路：糖酵解与乳酸化相互放大

上述机制形成了一个自我增强的正向反馈环路：FSP1稳定PKM2→增强糖酵解→乳酸累积→KAT2B介导的PGK1 K353乳酸化→PGK1/PDHK1激活→抑制线粒体代谢→糖酵解进一步增强。这一环路将巨噬细胞锁定在促纤维化的“糖酵解依赖”状态。Seahorse代谢分析，Fsp1敲除或PGK1 K353R突变均能打破这一环路，恢复巨噬细胞的代谢稳态。

4.治疗转化验证：靶向PGK1乳酸化的肽段有效抑制纤维化

基于上述机制，研究者设计并合成了靶向PGK1 K353乳酸化的细胞穿膜肽（K353-pe）。在体外，K353-pe可特异性阻断PGK1乳酸化修饰，逆转巨噬细胞的糖酵解亢进状态，抑制M1极化和促炎因子分泌，减轻对肝星状细胞的活化刺激。在体内，经腹腔注射K353-pe可显著降低纤维化小鼠肝脏中PGK1乳酸化水平，抑制胶原沉积和炎症浸润，且未观察到肝肾毒性或体重下降等不良事件。此外，在生理相关的人类3D肝脏纤维化球体模型中，K353-pe同样显著减少了胶原沉积和肝星状细胞活化，验证了其临床转化潜力。

展望

本研究首次将巨噬细胞代谢重编程与PGK1乳酸化修饰交叉融合，证实了“FSP1-糖酵解-PGK1乳酸化”自我增强环路是驱动肝纤维化进展的关键机制。在具体应用上，该机制不局限于肝纤维化本身；靶向PGK1 K353乳酸化的细胞穿透肽（K353-pe）已在多种动物模型和3D肝脏球体模型中获得验证，且可推广至其他器官的纤维化疾病（如肺、肾纤维化）以及肿瘤微环境等需要调控代谢-免疫交叉对话的领域。此外，FSP1和PGK1 K353乳酸化水平还可作为肝纤维化分期的无创诊断标志物，从而为慢性肝病的精准分层和靶向干预提供新策略。

原文链接：https://spj.science.org/doi/10.34133/research.1177