Nature Communications：李川江/王恺团队揭示不饱和神经酰胺及碱性神经酰胺酶3作用于胆汁淤积性肝病的相关机制

靶向作用于神经酰胺酶ACER3可通过不饱和神经酰胺介导的LXRβ信号转导减轻胆汁酸过载，从而缓解小鼠的胆汁淤积

2025年3月，南方医科大学南方医院等单位的相关研究人员合作在《Nature Communications》（IF:14.7）上发表了题为“Targeting the ceramidase ACER3 attenuates cholestasis in mice by mitigating bile acid overload via unsaturated ceramide - mediated LXRβ signaling transduction”的研究论文，为未来以碱性神经酰胺酶 3（ACER3）为靶点，或补充神经酰胺（CER）（d18:1/18:1）来治疗胆汁淤积性肝病（CLI）的治疗干预措施奠定了基础。

亮点概述：

CLI中ACER3表达上调，且与患者CLI的严重程度呈正相关。
敲除Acer3可增加CER（d18:1/18:1）水平，并减轻雌性小鼠胆管结扎诱导的CLI以及相关临床症状；CER（d18:1/18:1）处理可减轻野生型雌性小鼠的CLI。
敲除ACER3 和用CER（d18:1/18:1）处理可防止石胆酸诱导的人源肝细胞系HepG2细胞死亡。
CER（d18:1/18:1）与肝脏X 受体β（LXRβ）结合，并激活其信号转导，进而增强胆汁酸的硫酸化过程，恢复脂肪生成，从而减轻了肝细胞中的胆汁酸过载，缓解了CLI。

研究背景：

胆汁淤积性肝损伤（CLI）会促进多种肝脏疾病的进展，包括病毒性肝炎、胆管炎和胆石症，进而导致肝癌和肝衰竭。CLI是由胆汁生成或流动障碍，以及胆汁在胆汁淤积肝脏内积聚引起的。胆汁淤积会破坏核受体信号转导，导致胆汁酸（BA）解毒和脂质稳态受损。胆汁酸过载是CLI发病机制的关键驱动因素。

神经酰胺（CERs）是一类具有生物活性的鞘脂，在与CLI相关的病理过程中发挥着关键调节作用。然而CERs在调节CLI中的功能尚未完全阐明。现在人们越来越关注到，CERs的生物活性功能会因酰基链的不同而有所差异。最近有研究发现，胆汁酸调节的肠道法尼醇X 受体（FXR）信号通路会抑制CERs的产生，这表明在CERs和BA代谢之间可能存在由核受体介导的信号相互作用。然而，单个CER在调节CLI中的具体作用仍知之甚少。碱性神经酰胺酶 3（ACER3）特异性水解不饱和CERs，尤其是不饱和长链神经酰胺（ULCCs），如CER（d18:1/18:1）。研究人员之前的研究表明，ACER3 失调与肝脏疾病有关。然而，ACER3和ULCCs在调节肝脏发病机制中的作用仍不明确。

为了探究CER代谢失调与CLI的临床相关性，研究人员对比了非CLI患者和CLI患者肝组织中的CERs及其代谢酶，观察到胆汁淤积显著降低了肝脏中 CER（d18:1/26:0）和CER（d18:1/24:0）的水平，同时增加了其他饱和及不饱和CERs的水平，包括CER（d18:1/18:1）和CER（d18:1/20:1）。此外，参与CER生成和降解的酶均上调，这表明胆汁淤积会使CER代谢整体被激活。肝脏中的ACER3上调，且其与胆汁淤积患者的 CLI 严重程度呈正相关。这凸显了ACER3在CLI中潜在的致病作用。

研究人员构建了肝细胞特异性敲除Acer3的小鼠，并研究了肝细胞特异性敲除（Acer3^ΔHep）和全身敲除 Acer3（Acer3^-/-）对CLI结果的影响，发现敲除ACER3可减轻雌性小鼠的CLI。磺基转移酶（SULTs）催化的BA硫酸化对于BA的解毒至关重要，可减少BA的积累及其毒性。研究人员发现肝细胞特异性敲除Acer3会使Lxrβ的表达上调，而在Acer3缺陷的雌性小鼠中，敲除Lxrβ会抑制Sult2a1催化的胆汁酸硫酸化过程，并加剧CLI。此外，敲除ACER3会增加HepG2细胞中SULT2A1启动子的活性，而敲除LXRβ则会消除这种活性。这证实了ACER3是通过LXRβ来调控SULT2A1从而改善胆汁酸的解毒作用并减轻CLI。

CLI患者中肝脏ACER3表达上调，肝细胞特异性敲除Acer3可减轻雌性小鼠的CLI

为了研究肝细胞特异性敲除Acer3基因对胆汁淤积肝脏中CER代谢的影响，研究人员发现胆管结扎（BDL）降低了雌性小鼠肝脏中CER（d18:1/22:1）的水平，同时增加了CER（d18:1/18:1）、CER（d18:1/20:1）、CER（d18:1/24:1）、CER（d18:1/26:1）以及不饱和CERs的总量。BDL使肝脏中的鞘氨醇（SPH）水平降低，但敲除Acer3基因对SPH或鞘氨醇-1-磷酸（S1P）的水平没有影响。为研究敲除Acer3基因是否会影响雌性小鼠胆汁淤积肝脏的脂质组，研究人员对参与脂质代谢的Lxrβ相关基因的mRNA水平进行检测后发现，BDL降低了Acer3^fl/fl雌性小鼠肝脏中硬脂酰辅酶 A 去饱和酶 1（Scd1）和碳水化合物调节元件结合蛋白（Chrebp）的 mRNA 水平。在Acer3^ΔHep雌性小鼠的肝脏中，与野生型雌性小鼠相比，Scd1和脂肪酸合酶（Fasn）的mRNA水平在基础条件下就有所升高，并且在BDL后仍维持在较高水平。脂质组学分析显示，BDL显著降低了野生型雌性小鼠肝脏中的脂质含量，尤其对甘油三酯（TGs）和磷脂（PLs）影响较大。油红O（ORO）染色结果显示，BDL导致的野生型雌性小鼠肝脏脂质减少的情况在Acer3^ΔHep雌性小鼠中得到了逆转。这些数据表明，敲除Acer3基因会特异性地增加CER（d18:1/18:1）的含量，并恢复雌性小鼠胆汁淤积肝脏中由Lxrβ驱动的脂肪生成过程。

敲除Acer3可增加胆汁淤积肝脏中CER（d18:1/18:1）的含量，并改善脂肪生成

为了阐明CER（d18:1/18:1）在CLI中的作用，研究人员采用了CER（d18:1/18:1）处理的CLI小鼠模型，发现CER（d18:1/18:1）处理可减轻野生型雌性小鼠的CLI。在BDL后，CER（d18:1/18:1）处理增加了肝细胞中细胞核内Lxrβ的水平、Sult2a1的表达以及肝脏、血清和肾脏中硫酸化胆汁酸的含量；ORO染色表明，在BDL后，用CER（d18:1/18:1）处理增加了肝脏中的脂质含量。相应地，在CLI情况下，用CER（d18:1/18:1）处理使Scd1和Fasn的mRNA 水平升高。这些研究结果揭示了CER（d18:1/18:1）在CLI中的保护作用。LXRβ通过与脂质配体结合而被激活。鉴于敲除Acer3激活了Lxrβ，但并未影响其已知的配体，包括氧化甾醇（OS）和某些胆固醇（CHOL）衍生物。研究人员探究了其对LXRβ内源性配体的影响。计算机模拟对接分析表明，CER（d18:1/18:1）主要与Lxrβ的配体结合域（LBD）结合。敲除Acer3基因和敲除Lxrβ同时进行时，对小鼠肝脏中Lxrα（LXRβ的一种同型异构体）的表达没有显著影响。这些结果表明，CER（d18:1/18:1）激活Lxrβ，从而上调由Sult2a1催化的BA硫酸化过程，并减轻雌性小鼠的CLI，揭示了CER（d18:1/18:1）是敲除Acer3基因减轻CLI过程中的一个介导物。