非酒精性脂肪肝炎（nonalcoholic steatohepatitis, NASH）是由營養過剩引起的肝脂肪變性和慢性炎癥導致的肝臟代謝性疾病，會逐步發展為肝纖維化、肝硬化甚至肝細胞癌，目前尚未有批準用于NASH治療的藥物。近來，有研究發現，通過激活AMPK通路，蟲草素能抑制肝臟脂肪堆積，防止肝臟炎癥損傷和纖維化的發生。該研究成果于2021年2月發表在Hepatology (IF=14.679，Q1) 雜志上。

蟲草素（Cordycepin）是蟲草的主要活性成分，具有廣泛的生物活性，包括抗炎、抗氧化、抗纖維化、抗脂肪生成和抗腫瘤等。然而，蟲草素對NASH進展的作用以及其中的潛在機制還不明確。因此，研究團隊通過高脂飲食（HFD）和高脂高膽固醇飲食（HFHC）喂養建立NASH小鼠模型（這兩種模型涵蓋了人類NASH的代謝特征），探究蟲草素對NASH發生發展的影響。

蟲草素可減輕棕櫚酸誘導肝細胞的脂質蓄積、炎癥和脂毒性

為研究蟲草素對代謝應激下肝細胞脂質堆積和炎癥的影響，通過混合脂肪酸PO（棕櫚酸，PA和油酸，OA）刺激LO2細胞。結果表明蟲草素有效降低了細胞內的脂滴蓄積、甘油三酯（TG）和血清總膽固醇 （TC）含量、脂肪酸合成（FASN、SCD1、ACCα、PPARγ）和炎癥（IL-6、TNFα、CCL5、CXCL10）相關基因的表達。為系統地評價蟲草素對肝細胞的影響，進行了肝細胞RNA-Seq分析，結果表明組間的差異基因顯著富集于炎癥、脂代謝和凋亡相關通路，而且蟲草素能夠顯著下調富集在上述通路的差異基因的表達。

圖1. 蟲草素對肝細胞脂質蓄積和炎癥的影響。

蟲草素可減輕高脂飲食引起的肝脂肪變性和炎癥

探究蟲草素能否減輕HFD引起的小鼠NASH疾病（雄性C57BL/6J小鼠HFD喂養共24周）。實驗結果表明，蟲草素顯著降低了HFD引起的肝指數升高、肝臟脂質（TG、TC）含量增加、肝臟病理損傷（脂質蓄積、氣球樣變、炎性浸潤）、脂肪酸合成攝取和炎癥反應相關基因和蛋白的表達。

蟲草素可改善HFHC飲食引起的肝脂肪變性、炎癥和纖維化

為進一步研究蟲草素對NASH的體內保護作用，建立高脂高膽固醇飲食誘導的小鼠NASH模型（雄性C57BL/6J小鼠HFHC喂養共16周），該模型比HFD誘導的模型表現出更嚴重的炎癥反應和纖維化特征。結果表明，蟲草素顯著降低了HFHC引起的肝指數升高，肝臟脂質（TG、TC）含量增加，肝臟病理損傷（脂質蓄積、氣球樣變、炎性浸潤和纖維化），脂代謝、炎癥反應和纖維化相關基因和蛋白的表達。

圖2. 蟲草素對HFHC誘導NASH小鼠的肝脂肪變性、炎癥和纖維化的影響。

代謝應激時，蟲草素能激活肝細胞和小鼠肝臟的AMPK信號

為進一步探究蟲草素對NASH的保護機制，對細胞和小鼠的RNA-Seq結果進行了通路富集，發現差異基因均主要集中在脂代謝、炎癥、纖維化和凋亡途徑，其中蟲草素對AMPK通路的影響優于其他信號通路。通過多組學（轉錄組學、蛋白質組學和磷酸化蛋白質組學）分析表明，AMPK通路與脂代謝、炎癥、纖維化和凋亡靶點顯著相關，可能是蟲草素作用的關建通路。為確定蟲草素抗NASH是否通過AMPK途徑，研究者測定了細胞中、HFD和HFHC分別誘導的小鼠肝臟中AMPK通路中蛋白的表達，發現蟲草素顯著激活了AMPK及其下游ACC蛋白的磷酸化。

圖3. 轉錄組和磷酸化蛋白質組學分析：AMPK途徑可能是蟲草素的靶標。

抑制AMPK磷酸化，能消除蟲草素介導脂毒性肝細胞和HFD誘導NASH小鼠的脂質蓄積和炎癥抑制

為進一步研究AMPK在蟲草素抗NASH中的關鍵作用，研究人員構建了AMPK敲除的LO2細胞。結果表明，在AMPK-KO LO2細胞中，蟲草素對AMPK通路的激活和脂質積累的抑制作用基本消失。同時，對LO2細胞和HFD喂食小鼠給予AMPK抑制劑Compound C，結果表明Compound C完全消除了蟲草素對細胞和小鼠的保護作用。總的來說，蟲草素主要通過激活AMPKα介導的降脂、抗炎和抗纖維化來發揮其抗NASH的作用。

圖4. LO2細胞敲除AMPK后，蟲草素對細胞脂代謝的影響。

圖5. 給予AMPK抑制劑后，蟲草素對細胞和小鼠脂肪變性和炎癥的影響。

綜上所述，本研究使用HFD和HFHC飲食分別誘導的NASH小鼠模型證明了蟲草素抗NASH的藥效作用，同時使用了AMPK基因敲除細胞和AMPK抑制劑處理的細胞和小鼠闡明了蟲草素抗NASH的作用機制。在這項研究中，研究者們發現蟲草素可能是一種AMPKα抑制劑，通過激活AMPK途徑，減輕肝臟脂肪變性、炎癥和纖維化，從而抑制非酒精性脂肪肝炎的發生。

非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）是一種無酒精濫用的肝病綜合征，包括單純性脂肪肝、脂肪性肝炎、脂肪性肝纖維化和肝硬變。可從單純性脂肪肝經非酒精性脂肪性肝炎（NASH）發展為肝纖維化，甚至導致肝硬化、肝細胞癌（HCC）或肝功能衰竭等終末期肝病。動物模型在闡明非酒精性脂肪肝的病理生理機制以及新藥的開發中起著重要的作用。臨床前研究需要根據研究的特定NAFLD表型使用不同的動物模型。NAFLD和NASH的臨床前動物模型可分為四類：飲食誘導模型、化學物質誘導模型、基因編輯模型、復合模型。

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✓ 飲食誘導模型

✓ 化學物質誘發模型

✓ 基因編輯模型

✓ 復合模型

原文檢索：

Lan T , Yu Y , Zhang J , et al. Cordycepin ameliorates nonalcoholic steatohepatitis via activation of AMP‐Activated Protein Kinase signaling pathway[J]. Hepatology. 2021.

DOI: https://doi.org/10.1002/hep.31749.