The role of adipose tissue and subsequent liver tissue hypoxia in obesity and early stage metabolic dysfunction associated steatotic liver disease 脂肪組織和隨后的肝組織缺氧在肥胖和早期代謝功能障礙相關(guān)脂肪性肝病中的作用

來源:International Journal of Obesity (2024) 48:512 – 522

1. 摘要核心內(nèi)容


研究背景:肥胖通過脂肪組織(AT)缺氧誘發(fā)慢性炎癥,進(jìn)而促進(jìn)代謝功能障礙相關(guān)脂肪性肝?。∕ASLD)的發(fā)展。但缺氧在肥胖進(jìn)展中的動態(tài)變化及其在肝臟與脂肪組織中的作用時序尚不明確。

方法:采用高脂高果糖飲食(HFHFD)喂養(yǎng)小鼠20周,監(jiān)測不同時間點(diǎn)(4/8/12/16/20周)的代謝指標(biāo)、組織缺氧(活體pO?測量)、基因表達(dá)及組織學(xué)變化,并利用膽堿缺乏高脂飲食(CDAHFD)非肥胖脂肪肝模型驗證。

關(guān)鍵結(jié)果:

脂肪組織缺氧:第8周出現(xiàn),隨肥胖進(jìn)展持續(xù)加重(圖3A)。

肝臟缺氧:第16周才顯著出現(xiàn)(圖3B),此時處于早期MASLD(單純脂肪變性階段)。

非肥胖模型(CDAHFD):未檢測到顯著肝臟缺氧(圖3C),提示肥胖相關(guān)過程(如AT缺氧)是肝缺氧的前提。

結(jié)論:AT缺氧是肥胖早期事件,肝臟缺氧發(fā)生于肥胖后期但仍在MASLD早期;肥胖相關(guān)的AT缺氧是MASLD病理機(jī)制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。


2. 研究目的


核心問題:明確進(jìn)行性肥胖過程中,脂肪組織與肝臟缺氧的發(fā)生時序及其在肥胖相關(guān)MASLD發(fā)展中的作用。

驗證假設(shè):

AT缺氧是否早于肝臟缺氧?

肝臟缺氧是否在MASLD早期(無纖維化/炎癥階段)即存在?

缺氧是否依賴于肥胖相關(guān)代謝紊亂?


3. 研究思路


4. 測量數(shù)據(jù)及意義(附圖表來源)

檢測維度 具體指標(biāo) 研究意義 數(shù)據(jù)來源

代謝表型 體重、血脂(TC/LDL↑)、胰島素抵抗 確認(rèn)肥胖模型成功,代謝紊亂與缺氧關(guān)聯(lián)性 圖1, 表1, 圖S1



組織缺氧 活體pO?(Unisense電極) 直接定量缺氧程度,揭示AT與肝臟缺氧發(fā)生時序差異 圖3A, 3B, 表2



缺氧基因表達(dá)(PCR array) 驗證缺氧通路激活,建立缺氧特征基因模型(如AT中Slc2a1↑) 圖5, 圖6, 表S3-S4


組織染色(pimonidazole陽性面積) 間接證實缺氧,與pO?數(shù)據(jù)一致(AT中r=-0.27, p=0.02) 圖S3

組織病理 脂肪細(xì)胞直徑(AT肥大) 解釋缺氧機(jī)制:肥大>血管生成不足 圖S2

肝臟NAS評分(脂肪變性↑,無纖維化) 明確肝缺氧發(fā)生于MASLD早期(單純脂肪變性階段) 圖2, 表S1

非肥胖模型驗證 CDAHFD肝臟pO?(無顯著缺氧) 佐證肝缺氧需肥胖相關(guān)代謝背景(如AT缺氧),非單純肝損傷導(dǎo)致 圖3C, 表S2


5. 核心結(jié)論


缺氧發(fā)生時序:

脂肪組織:第8周出現(xiàn)缺氧(圖3A),隨肥胖持續(xù)惡化。

肝臟:第16周才顯著缺氧(圖3B),此時處于早期MASLD(單純脂肪變性,NAS=1.5)。

缺氧機(jī)制差異:

AT缺氧由脂肪細(xì)胞肥大 > 血管生成不足驅(qū)動。

肝缺氧與肥胖相關(guān)血流動力學(xué)改變(如肝內(nèi)血管阻力↑)相關(guān)。

肥胖的關(guān)鍵作用:

非肥胖CDAHFD模型(嚴(yán)重MASH但無肥胖)未出現(xiàn)顯著肝缺氧(圖3C),表明肥胖相關(guān)過程(如AT缺氧)是肝缺氧的前提。

臨床意義:

AT缺氧是肥胖早期干預(yù)靶點(diǎn),可能阻斷MASLD進(jìn)展。

肝缺氧在單純脂肪變性階段已存在,或是推動MASH轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵因素。


6. Unisense電極測量數(shù)據(jù)的詳細(xì)解讀

技術(shù)方法


設(shè)備:丹麥Unisense氧敏感微電極(Clark型,尖端直徑25μm)。

校準(zhǔn):21% O?水溶液(飽和氧)與無氧溶液(0.1M抗壞血酸鈉)雙點(diǎn)校準(zhǔn)。

操作:

麻醉小鼠開腹后,微操縱器將電極插入性腺AT(2mm)或肝左葉(3mm后退0.5mm)。

每組織測3次,取90秒穩(wěn)定信號均值。


研究意義


直接定量活體缺氧:

克服間接標(biāo)志物(如HIF-1α)受多因素調(diào)控的局限,提供實時原位pO?值(單位:mmHg)。

圖3A/B顯示AT與肝pO?的動態(tài)下降趨勢,明確缺氧發(fā)生時序。

驗證缺氧病理機(jī)制:

pO?降低與脂肪細(xì)胞直徑↑(圖S2)、缺氧基因表達(dá)↑(如AT中Slc2a1,圖5B)、pimonidazole染色↑(圖S3)顯著相關(guān),多維度交叉驗證結(jié)果可靠性。

揭示器官特異性:

AT pO?在第8周即顯著↓(早于肝),且與代謝參數(shù)(血糖↑、LDL↑)強(qiáng)相關(guān)(表3),提示AT缺氧是肥胖代謝紊亂的早期驅(qū)動因素。

支撐核心結(jié)論:

肝pO?在CDAHFD模型無變化(圖3C),排除單純肝損傷導(dǎo)致缺氧,突出肥胖微環(huán)境的重要性。


技術(shù)優(yōu)勢


高空間分辨率:微電極尖端可定位特定組織區(qū)域(如肝小葉不同區(qū)帶)。

活體動態(tài)監(jiān)測:避免離體組織氧擴(kuò)散造成的測量偏差。

定量精準(zhǔn)性:為基因表達(dá)和組織染色提供客觀基準(zhǔn),支撐后續(xù)缺氧特征基因模型的建立(圖6)。


總結(jié)


該研究通過Unisense活體pO?監(jiān)測結(jié)合多組學(xué)分析,首次揭示肥胖發(fā)展中AT缺氧早于肝臟缺氧,且肝臟缺氧在MASLD早期(單純脂肪變性階段)即存在。非肥胖模型的陰性結(jié)果表明,肥胖相關(guān)AT缺氧是肝缺氧的必要條件,為靶向AT缺氧預(yù)防MASLD提供了理論依據(jù)。