JCI insight 西南医院采用蛋白代谢多组学揭示SEMA7AR148W突变促进NAFLD疾病发展的分子机制

非酒精性脂肪性肝病 (NAFLD) 是一种常见的健康问题，其患病率在全球范围内迅速增加。众所周知，包括遗传和环境因素在内的多种因素会导致 NAFLD 的发展。信号素是细胞外信号蛋白，信号素 7A (SEMA7A)是一种糖基磷脂酰肌醇锚定膜蛋白；初步研究表征了SEMA7A 突变的小鼠的肝细胞出现水肿和脂肪变性，推测 SEMA7A 突变可能导致脂质代谢紊乱和 NAFLD 发展。

2022年8月，陆军军医大学第一附属医院（又名西南医院）柴进课题组在JCI insight （IF 9.484）上发表题为“SEMA7A^R148W mutation promotes lipid accumulation and NAFLD progression via increased localization on the hepatocyte surface”的研究文章。本项目利用蛋白质组学和靶向代谢组学技术研究了Sema7a^R145W 突变（相当于人类 SEMA7A^R148W）造成小鼠肝脏的脂质沉积的分子机制，表明SEMA7A^R148W 突变是 NAFLD 的重要的遗传决定因素，并通过增强蛋白激酶 C（PKC-α）信号传导引起小鼠肝内脂滴积聚。针对肝脏 中PKC-α 信号的靶向抑制，有望成为新的 NAFLD 疗法。中科新生命为其提供了TMT蛋白组学，脂质组学，靶向代谢组（中长链脂肪酸）检测的技术服务。

NAFLD患者活检肝脏样本；野生型（WT），Sema7a^R145W杂合子和纯合子小鼠肝脏

为了探究SEMA7A 突变是否是NAFLD的潜在危险因素，研究人员分析了470 名 NAFLD患者，找出17名具有SEMA7A杂合突变的肝脏样本及13名配对的对照肝脏样本。肝脏组织学分析显示，具有 SEMA7A 杂合突变的 NAFLD 患者的脂肪变性和 NAS 的严重程度显著高于其匹配的对照组。

为了进一步研究SEMA7A 突变在 NAFLD 进展中的功能作用，构建了Sema7a^R145W（相当于人类 SEMA7A^R148W）杂合子小鼠。在用高脂饮食 (HFD) 喂养 26 周后，我们发现杂合子小鼠的体重，肝脏重量和肝脏/体重比均显著高于对照组。组织学评估显示Sema7a^R145W杂合子小鼠中的肝脂滴和NASs也显著增加。与对照组相比，肝脏TG，总胆固醇（Tch）以及血清ALT和AST的水平显著增加。因此，Sema7a^R145W杂合子突变促进了小鼠NAFLD的进展。

收集10 周龄的雄性 WT 和 Sema7a^R145W 纯合子小鼠（每组 n = 4）的肝脏样本，通过中长链脂肪酸的靶向代谢组学和定量脂质组学分析表明，与对照组相比，Sema7a^R145W纯合突变显著增加了小鼠肝脏 FA 和 TG聚积。

接下来，标记定量蛋白质组学分析显示，在 5874 个定量蛋白质中，232 个蛋白被上调，260 个蛋白被下调。通过实时定量PCR (qPCR) 和蛋白质印迹分析表明，Sema7a^R145W纯合突变上调了FA 和 TG 合成的关键基因（Acaca/Acc1、Fasn、Scd1、Gpat 和 Lipin2）、FA摄取基因（Cd36、Fatp5 和 Caveolin1）和 FA 分解代谢基因（Plin3、Plin5 和 Cpt1β）。这些数据表明 Sema7a^R145W突变增强了小鼠肝脏 FA 和 TG 合成以及 FA 摄取。

研究人员调研发现PKC-α 信号传导介导糖尿病大鼠的脂质代谢。通过蛋白表达分析，发现核受体Srebp1、Chrebp、Lxr及其靶基因 Acc1、Fasn、Scd1、Cd36 的表达和PKC-α 磷酸化水平，在 Sema7a^R145W纯合子的肝脏和原代肝细胞中显著增加。这些发现表明，Sema7a^R145W突变通过增加小鼠肝细胞中 PKC-α磷酸化，增强核 Srebp1、Chrebp 和 Lxr 表达，从而促进FA 和 TG 合成和 FA 摄取。

免疫荧光和免疫组织化学表明 Sema7a^R145W纯合突变显著增加了肝细胞膜上的Sema7a蛋白。对小鼠原代肝细胞的膜蛋白进行检测显示，Sema7a^R145W 纯合突变增加了膜上Sema7a 与其受体集成素 β1 蛋白结合，但与另一种 Sema7a 受体 plexin C1无关。通过抑制集成素 β1的表达，可显著降低 Sema7a^R145W纯合小鼠原代肝细胞中 PKC-α 磷酸化水平以及 Sema7a 和 PKC-α 之间的相互作用，表明 Sema7a^R145W突变通过其受体集成素 β1激活PKC-α信号通路。