Nat Commun丨吴江维课题组揭示ASGR1 缺失导致肝脏损伤的作用机制

BioArtMED · 公众号 · · 2024-03-17 14:30

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近期，西北农林科技大学吴江维教授领衔团队，与空军军医大学西京医院陶开山教授、西安交通大学第一附属医院张晓刚教授合作，在Nature Communications杂志发表了题为Deficiency of ASGR1 promotes liver injury by increasing GP73-mediated hepatic endoplasmic reticulum stress的研究论文。首次揭示“肝脏ASGR1-血液GP73-肝脏内质网应激-肝脏损伤”的分子机制，同时明确利用中和抗体靶向GP73是缓解ASGR1缺失诱导肝脏损伤的有效治疗策略，为肝脏损伤提供潜在的治疗靶点。

去唾液酸糖蛋白受体亚基1（ASGR1）是一种肝细胞膜表面表达的凝集素受体，基于大规模GWAS分析发现的ASGR1变异与人冠状动脉疾病风险呈负相关的报道。为探究ASGR1缺失与人冠状动脉疾病的因果关系，吴江维教授课题组基于猪与人的心脏和心血管系统在生理、解剖和功能上相似的研究优势，成功构建了ASGR1敲除猪模型，首次重现了ASGR1突变人群心血管疾病低风险的特征，明确了ASGR1基因缺失与冠状动脉疾病风险降低存在因果关系（PLOS Genetics, 2021）。在此项研究中意外发现ASGR1缺失猪的血液丙氨酸氨基转移酶（ALT）和天冬氨酸氨基转移酶（AST）等肝损伤指标水平显著升高，并表现出轻度的肝细胞凋亡、肝脏炎症和纤维化，表明该基因缺失可导致肝损伤。以上结果提示尽管ASGR1基因变异具有保护冠状动脉疾病发生的优势，但存在引发肝损伤的风险，即ASGR1是潜在的肝损伤易感基因，具有“一因多效”的功能。然而，ASGR1缺失导致肝脏损伤的具体机制仍不明晰，亟需深度解析以推动相关应用转化。

为深入探究ASGR1与肝损伤的关系，研究人员首先以肝硬化及肝纤维化等肝损伤患者和对乙酰氨基酚（APAP）诱导的急性药物性肝损伤以及CCl4诱导的毒素慢性肝脏损伤小鼠模型为研究对象，发现与对照组相比肝损伤患者和肝损伤小鼠中肝脏ASGR1的表达显著降低，且其表达水平与血液肝损伤指标呈现显著负相关。

为进一步解析ASGR1缺失导致肝脏损伤的机制，课题组构建了ASGR1缺失小鼠及肝脏ASGR1特异性过表达小鼠，并在ASGR1缺失小鼠及肝脏ASGR1特异性过表达小鼠中使用APAP诱导急性药物性肝损伤模型和CCl4诱导毒素慢性肝损伤模型。研究发现ASGR1缺失加剧肝脏损伤，而其过表达则可缓解肝脏损伤的程度，该结果明确ASGR1为肝损伤的易感基因。

其次，研究人员对ASGR1缺失小鼠和WT小鼠进行肝脏转录组学测序，后续GO富集分析发现69个差异表达基因富集在内质网应激相关的过程中。结果表明ASGR1缺失显著促进内质网应激标志物的表达，激活肝脏内质网应激。进一步利用内质网应激抑制剂TUDCA处理ASGR1缺失小鼠，发现其显著减轻ASGR1缺失引起的内质网应激和肝脏损伤，该结果明确ASGR1缺失可引起内质网应激并导致肝脏损伤。

随后，研究人员基于ASGR1可以结合去唾液酸糖蛋白并促进其内吞和溶酶体降解的特点。通过IP-MS等研究手段，筛选发现内质网应激的调节剂GP73是ASGR1的血液靶蛋白。研究人员进一步发现小鼠肝脏ASGR1缺失可导致血液GP73升高引起内质网应激和肝脏损伤，而GP73中和抗体处理则可显著缓解ASGR1缺失小鼠的上述表型。此外，体外共聚焦实验表明ASGR1以网格蛋白依赖的方式促进GP73的内吞，并以溶酶体依赖的方式介导GP73的降解。体外共聚焦和免疫沉淀实验结果表明ASGR1敲低增加了肝细胞中GP73与内质网应激伴侣BIP的相互作用，而ASGR1过表达降低了GP73与BIP的结合。上述结果明确了ASGR1缺失通过降低GP73的内吞和溶酶体降解提高血液GP73水平，进而促进GP73与BIP结合，激活肝脏内质网应激导致肝脏损伤的发生。

最后，为明确肝脏ASGR1表达与内质网应激和血液GP73水平的临床相关性，研究人员检测了肝硬化患者中肝脏ASGR1表达、血液GP73水平和内质网应激指标，发现肝脏ASGR1与肝脏内质网应激呈现显著负相关，同时肝脏ASGR1与血液GP73水平呈现显著负相关，明确了“肝脏ASGR1-血液GP73-肝脏内质网应激-肝脏损伤”的分子机制。

上述研究成果表明ASGR1具有“一因多效”的功能，明确了ASGR1缺失可降低心血管疾病的风险的同时又引起肝脏损伤的双刃剑效应，为靶向ASGR1治疗疾病提供重要的参考依据。此外，该研究成果还表明利用抗体中和GP73是缓解ASGR1缺失诱导肝脏损伤的有效治疗策略，为肝损伤提供潜在的治疗靶点。

西北农林科技大学动物科技学院博士研究生张哲、冷祥恺和翟园园为论文并列第一作者。西北农林科技大学动物科技学院吴江维教授、空军军医大学西京医院陶开山教授和西安交通大学第一附属医院张晓刚教授为论文共同通讯作者。该研究工作受到北京热景生物技术有限公司孙志伟先生和高琦女士以及华中科技大学徐承启教授的大力支持和帮助。本研究获得北京热景生物技术有限公司的大力支持。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-024-46135-9

制版人：十一