鉴于肝纤维化对非酒精性脂肪性肝炎（NASH）的临床结局有明显的影响，了解治疗NASH纤维化的机制至关重要。2020年10月，来自Gilead Sciences吉利德科学的David G. Breckenridge等人在Journal of Hepatology在线发表题为"Acetyl-CoA carboxylase inhibition disrupts metabolic reprogramming during hepatic stellate cell activation "的研究论文，探讨ACC抑制剂改善NASH患者纤维化的背后机制。
——生物学背景——
非酒精性脂肪性肝炎（NASH）是一种慢性肝病，其特征是肝脂质蓄积，炎症和进行性纤维化。乙酰辅酶A羧化酶（acetyl-CoA carboxylase，ACC）催化脂肪从头合成（de novo lipogenesis，DNL）的限速步骤，并调节肝细胞中的脂肪酸β-氧化。抑制ACC可以降低NASH患者的肝脂肪含量和肝损伤标志物，但是尚未见到抑制ACC对肝纤维化的作用。
——实验结果——
1、发现ACC抑制剂通过抑制DNL来阻止TGF-β诱导的HSC中胶原蛋白的产生
FIR（处于临床阶段针对肝脏的变构ACC抑制剂）和化合物1（FIR的结构类似物，可在啮齿动物模型中模仿FIR药理学） 在HepG2细胞中均有效地降低了DNL并增加了FAO（图1A）。化合物1治疗快餐饮食（FFD）喂养的C57BL/ 6小鼠后，小鼠脂毒性降低，其肝脏的转录组特征提示其纤维发生减少。nCounter定量分析证实，单个胶原蛋白基因Col1a1和Col3a1的基因表达减少，促纤维蛋白信号减少。
发现现象后，背后的机制和原因是什么呢？化合物1处理的小鼠肝脏中纤维化基因的减少是仅由于肝细胞脂毒性降低还是由于HSC中ACC抑制的直接作用呢？
HSC是产生细胞外基质成分（例如胶原蛋白）的主要肝细胞类型。作者为了确定ACC是否在HSC中直接发挥作用，将人类HSC细胞系LX2用TGF-β1处理48 h以刺激产生前胶原1蛋白。FIR和化合物1剂量依赖性地抑制LX-2裂解物中前胶原1的蛋白水平，其EC50与抑制LX-2中DNL的EC50非常一致（图1C＆E）。作者测试了68种ACC抑制剂发现具有同样的现象（图1G）。不同的ACC抑制剂抑制HepG2细胞中DNL和抑制LX-2细胞中前胶原1产生的效力之间存在很强的相关性（R2 = 0.97）。为了进一步确认，作者使用选择性FASN（脂肪酸合酶，DNL的最后一步）抑制剂发现了与ACC抑制剂同样的现象（图1D），而FAO的抑制剂则对FIR阻断前胶原1产生的能力没有影响（图1H）。以上结果表明ACC抑制剂通过抑制DNL来阻止TGF-β诱导的HSC中胶原蛋白的产生。
图1
2、ACC抑制剂可减少原发性HSC的激活，改变活化的肝星状细胞的代谢以及降低体内进行肝纤维化
作者评估了 ACC抑制对来自4个独立供体的原代人HSC（phHSC）活化的影响。在这些激活的phHSC中，ACC抑制显着降低了COL1A1和ACTA2转录本的基础表达，并增加了诱导静止的转录因子PPARG的表达（图2A）。用TGF-β处理phHSC进一步提高了COL1A1和ACTA2表达，并降低了PPARG表达，所有这些都被ACC抑制所逆转（图2B）。FIR抑制phHSC中DNL的能力与FIR减少ACTAA2mRNA表达并诱导PPARG mRNA表达的能力非常吻合（图2C）。
图2
作者假设抑制DNL可以通过影响HSC的代谢状态来降低HSC激活，因此评估了ACC抑制对HSC中糖酵解和氧化磷酸化的影响。TGF-β刺激LX-2会增加基础和代偿性糖酵解， ACC抑制将TGF-β诱导的糖酵解和线粒体呼吸降低至未刺激细胞中观察到的水平（图3A＆B）。这些结果支持以下假设：活化的HSC处于代谢活跃的“精力充沛”状态，表现出增加的糖酵解和线粒体呼吸，而当ACC被抑制时，HSC表现出更静态的表型，且代谢受到抑制（图3C）。
图3
作者还在已建立的肝纤维化进展至晚期的体内模型中评估了对ACC的治疗抑制作用。在用ACC抑制剂治疗的高脂饮食喂养的大鼠中，平均胶原沉积、活化的HSC的标志物α-SMA的面积以及血浆TIMP-1（活化HSC分泌的纤维化标记）明显减少，纤维化程度降低。
3、抑制ACC可在非代谢模型中减少肝纤维化，而与脂毒性无关
作者在二乙基亚硝胺（DEN）诱导的肝纤维化模型中测试了ACC抑制的影响。DEN诱导的肝纤维化不受全身或肝脏代谢改变的驱动，从而可以评估ACC抑制对纤维发生的直接作用，而与对肝脂质蓄积和脂毒性的影响无关。在接受ACC抑制剂治疗的DEN治疗的大鼠中，ACC抑制作用完全抑制了纤维化的进程。因此，在肝毒素诱导的纤维化模型中的可再现功效支持了在无代谢综合征和脂毒性的纤维化情况下抑制ACC的抗纤维化功效（图4）。
图4
——小结——
DNL的抑制作用减少了HSC的激活和肝纤维化。在体外，ACC的选择性抑制剂直接阻断了HSC激活所需的糖酵解转换。在体内，ACC抑制同样具有抗纤维化活性，包括在肝细胞损伤而非脂毒性驱动的纤维化模型中。ACC抑制具有减少肝细胞脂毒性和阻断HSC活化的双重能力，该工作为评估ACC抑制剂减少NASH患者肝纤维化的功效提供了进一步的理论依据。
Bates, Jamie, et al. "Acetyl-CoA carboxylase inhibition disrupts metabolic reprogramming during hepatic stellate cell activation." Journal of Hepatology (2020).
DOI:10.1016/j.jhep.2020.04.037
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