中国科学院大学陆忠兵教授团队揭示治疗非酒精性脂肪肝的潜在靶点：DDAH1/S100A11轴

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是一种与胰岛素抵抗、肥胖、糖尿病及血脂异常等代谢综合征相关的肝脏疾病，目前尚无有效治疗手段。不对称二甲基精氨酸(ADMA)及其代谢酶二甲基精氨酸二甲氨基水解酶1 (DDAH1)被认为通过调节一氧化氮合酶活性参与NAFLD的发病机制。最近的研究表明Ddah1缺失可加重HFD诱导的肝脂肪变性和胰岛素抵抗。然而，DDAH1在肝细胞中的具体功能机制仍然未知。

2023年5月，中国科学院大学陆忠兵教授研究团队在ACTA PHARM SIN B（IF14.903）上发表题为“Hepatic DDAH1 mitigates hepatic steatosis and insulin resistance in obese mice:Involvement of reduced S100A11 expression”的研究论文。文章指出，肝细胞DDAH1通过抑制NF-κB和ROS下调S100A11的表达，从而改善肥胖小鼠肝脏脂肪变性，提示靶向DDAH1/S100A11轴可能是治疗非酒精性脂肪肝的有效策略。

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研究结果

1、DDAH1在NAFLD发生发展中发挥重要保护作用

为了阐明肝脏DDAH1在NAFLD发病机制中的作用，作者使用肝细胞特异性DDAH1敲除小鼠(Ddah1^HKO)探究HFD诱导的NAFLD进展。与对照Ddah1^f/f小鼠相比，Ddah1^HKO小鼠血清ADMA水平更高，且表现出更严重的肝脏脂肪变性和胰岛素抵抗。相反，DDAH1转基因小鼠(DDAH1-TG)经HFD饲喂后，血清ADMA、空腹血糖和胰岛素水平明显低于对照WT小鼠；OGTT和ITTs数据显示，DDAH1过表达可减轻HFD诱导的葡萄糖代谢异常和胰岛素抵抗。此外，DDAH1过表达导致HFD喂养小鼠肝脏脂肪变性和超氧化物产生减少。

图1. DDAH1过表达减轻了HFD喂养小鼠的肝功能障碍、肝脂肪变性、胰岛素抵抗和氧化应激

2、肝细胞特异性过表达DDAH1可减轻ob/ob小鼠的胰岛素抵抗、肝脏脂肪变性和氧化应激

为进一步证实肝细胞特异性过表达DDAH1可以缓解NAFLD，作者通过尾静脉注射AAV8-DDAH1治疗ob/ob 小鼠。数据显示，肝细胞DDAH1过表达降低血清ADMA、AST、ALT、TG、TC、胰岛素及血糖水平，同时也降低了ob/ob 小鼠肝脏TG、TC、4-HNE和3 '-NT水平。OGTT和ITT结果显示，DDAH1过表达不影响葡萄糖代谢，但增加了ob/ob小鼠的胰岛素敏感性。肝脏切片的组织病理学分析显示，DDAH1过表达可改善ob/ob 小鼠的肝损伤、肝脂肪变性和超氧化物的产生；Western blot分析显示，注射AAV8-DDAH1可使肝脏DDAH1表达增加约60%，并显著降低FAS、CD36、PPARγ和CIDEA蛋白表达。

图2. DDAH1过表达可改善ob/ob 小鼠的肝脏脂肪变性和氧化应激

3、肝细胞DDAH1通过NF-κB、JNK和氧化应激依赖方式调控S100A11

RNA测序分析发现DDAH1调节肥胖小鼠肝脏中的NF-κB信号传导、脂质代谢和免疫系统过程基因表达，进一步研究显示脂质代谢相关基因S100A11的表达与DDAH1呈负相关，已知S100A11是肝细胞癌炎症反应的诱导剂，作者猜测S100A11可能受NF-κB调控，这一假设通过荧光素酶报告基因检测实验得到证实。据报道，当DDAH1的His¹⁷³或Cys²⁷⁴突变为丙氨酸时，其酶活性会丧失，结果显示DDAH1的H173A/C274A突变会减弱DDAH1过表达造成的S100A11水平降低。机制上的进一步研究发现，肝细胞中的DDAH1通过NF-κB、JNK和氧化应激依赖方式调控S100A11。

图3. DDAH1调节S100A11在脂肪肝和肝细胞中的表达

4、敲低S100a11可减轻HFD喂养的Ddah1^HKO小鼠的肝脏脂肪变性、胰岛素抵抗和氧化应激

为证实S100A11参与了DDAH1对脂质代谢的调节作用，作者通过尾静脉注射AAV8-shS100a11，对HFD喂养小鼠肝脏中的S100A11进行了基因干扰。S100a11沉默可增加HFD喂养的Ddah1^f/f和Ddah1^HKO小鼠肝脏中DDAH1的表达，降低Ddah1^HKO小鼠血清中的ALT和AST水平，同时改善了葡萄糖耐量和胰岛素敏感性。组织病理学染色显示，敲低S100a11可改善HFD喂养小鼠肝脏的病理异常、脂肪变性和超氧化物的产生；此外，在HFD喂养Ddah1^HKO小鼠的肝脏中，S100a11敲低显著降低了TG、TC、4-HNE及p-JNK表达水平。

图4. S100a11敲低可改善HFD喂养小鼠胰岛素抵抗和肝脂肪变性

小结

本研究为肝脏DDAH1/S100A11在NAFLD发生发展中发挥重要保护作用的结论提供了遗传学证据，提示上调DDAH1或降低肝细胞中S100A11的表达可能是治疗NAFLD的新策略。