《Signal Transduction and Targeted Therapy》：Serpina3c protects against metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease in offspring induced by prenatal prednisone exposure
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代謝功能障礙相關脂肪性肝病（MASLD）已成為全球公共衛生難題，其發生發展與生命早期不良環境暴露相關。為探究孕期使用潑尼松（一種糖皮質激素藥物）對子代MASLD易感性的影響及其機制，研究人員建立了產前潑尼松暴露（PPE）動物模型，結合高脂飲食挑戰，發現PPE可導致子代肝臟葡萄糖攝取和脂肪酸氧化能力持續受損，從而顯著增加其對MASLD的易感性。研究揭示了其核心機制是PPE通過激活GR-HDAC3信號通路，導致關鍵保護因子Serpina3c表達下調，進而激活肝臟糜酶-血管緊張素II-AT1R通路，最終驅動代謝紊亂。重要的是，研究證實產后干預性高表達肝臟Serpina3c可逆轉上述病理改變，為防治胎兒起源的MASLD提供了新的潛在靶點。本研究發表于國際權威期刊《Signal Transduction and Targeted Therapy》。
在生命早期，特別是胎兒時期，接觸到不利的宮內環境，可能會對成年后的健康產生深遠影響，這一現象被稱為“健康與疾病的發育起源”。代謝功能障礙相關脂肪性肝病（MASLD，原名非酒精性脂肪性肝病）作為一種全球流行、嚴重威脅健康的慢性肝病，其發生與早期生命經歷的關聯日益受到關注。臨床上，潑尼松作為一種常用的口服糖皮質激素，常被用于管理孕婦的類風濕性關節炎、系統性紅斑狼瘡等自身免疫性疾病，甚至在輔助生殖技術中也時有應用。然而，母親用藥，胎兒“買單”的風險有多大？孕期使用潑尼松是否會給子代的肝臟健康埋下“定時炸彈”？這些問題目前尚不明確。為了回答這些關切，一項發表在《Signal Transduction and Targeted Therapy》上的研究，深入探討了產前潑尼松暴露對子代肝臟代謝功能及MASLD易感性的長期影響及其背后的分子機制，并尋找可能的干預靶點。
研究人員為開展此項系統研究，綜合運用了多種關鍵技術。首先，他們基于臨床等效劑量，成功構建了產前潑尼松暴露的大鼠和小鼠模型，以模擬人類孕期用藥情境。通過對子代進行高脂飲食挑戰，評估其MASLD表型。其次，利用信使RNA測序、蛋白質印跡、實時定量聚合酶鏈式反應等技術，全面分析了子代肝臟的基因表達譜、蛋白質水平及關鍵代謝通路的變化。為了闡明表觀遺傳調控機制，他們采用了染色質免疫共沉淀技術檢測組蛋白修飾，并通過雙熒光素酶報告基因實驗驗證了轉錄因子的調控作用。在功能驗證層面，研究采用了腺相關病毒介導的肝特異性基因敲低和過表達技術，在體評估了靶基因Serpina3c的功能。此外，還結合了細胞模型（如AML12和HepG2細胞系）進行體外機制驗證，并使用酶聯免疫吸附測定、組織病理學染色（如蘇木精-伊紅、油紅O、天狼星紅染色）以及葡萄糖/胰島素耐量試驗等多種方法，對代謝表型和分子事件進行了多維度評估。
研究結果
PPE誘導子代糖脂代謝改變并增加對MASLD的易感性
研究人員發現，產前暴露于潑尼松的子代大鼠，在出生前（孕20天）肝臟就出現了脂肪空泡變性和脂質堆積，肝臟甘油三酯含量顯著升高。這種代謝紊亂的狀態持續到出生后。當子代大鼠在青春期后期（生后8-12周）被給予高脂飲食挑戰時，與對照組相比，PPE子代發展出了更嚴重的MASLD表型，表現為肝臟重量增加、肝內和血清甘油三酯水平升高、肝臟脂肪變性、炎癥浸潤和膠原纖維沉積更為明顯，并且胰島素抵抗加劇。這種易感性在雄性子代中表現得比雌性更為嚴重，并且在PPE子代小鼠模型中也得到了一致驗證。進一步的mRNA測序和分子實驗表明，PPE子代在出生前后，其肝臟的脂肪酸氧化（關鍵基因如Ppara、Cpt1a表達下調）和葡萄糖攝取（關鍵轉運蛋白Glut2表達下調）能力均受到持續抑制，這可能是其易感MASLD的共同代謝基礎。
低表達的Serpina3c介導了PPE誘導的子代MASLD易感性
為了尋找PPE影響子代肝臟的核心調控因子，研究者對雌雄子代胎鼠肝臟的差異表達基因進行了交叉分析。結果發現，絲氨酸蛋白酶抑制劑Serpina3c是雌雄子代中變化最顯著且表達豐度最高的共同下調基因之一。這種低表達狀態從胎兒期持續到成年期，并且其血清水平也相應降低。細胞實驗證實，潑尼松的活性代謝物潑尼松龍能直接下調肝細胞中Serpina3c的表達。臨床數據分析也顯示，MASLD患者的肝臟SERPINA3表達顯著低于健康人群。功能上，研究人員通過在正常小鼠肝臟中特異性敲低Serpina3c，成功模擬了PPE子代的表現：敲低小鼠在高脂飲食下出現了更嚴重的肝臟脂肪變性、糖脂代謝紊亂和胰島素抵抗。這直接證明了Serpina3c低表達足以增加對MASLD的易感性。
Serpina3c通過糜酶-Ang II-AT1R通路調控PPE子代的肝臟糖脂代謝
Serpina3c是一種絲氨酸蛋白酶抑制劑。機制探索發現，PPE子代在出生前后，其肝臟中Serpina3c的靶蛋白之一——糜酶的表達持續升高，而另一種潛在靶點組織蛋白酶G則無變化。糜酶是血管緊張素II合成的關鍵酶之一。隨后的檢測發現，PPE子代肝臟內的血管緊張素II含量及其受體AT1R的表達也顯著增加，表明糜酶-血管緊張素II-AT1R通路被持續激活。在Serpina3c敲低的細胞和小鼠中，同樣觀察到了該通路的激活。相反，在潑尼松龍處理的細胞中過表達Serpina3c，則能抵抗糜酶刺激引起的該通路激活及隨之而來的代謝紊亂。這些結果說明，PPE導致的Serpina3c缺失，解除了對糜酶的抑制，從而激活了糜酶-血管緊張素II-AT1R通路，進而驅動肝臟糖脂代謝失調。
糖皮質激素受體-組蛋白去乙酰化酶3信號激活介導了PPE誘導的肝細胞Serpina3c表達下調
接下來，研究探究了PPE如何導致Serpina3c的持續低表達。DNA甲基化分析排除了該機制的可能性。生物信息學預測和實驗驗證表明，糖皮質激素受體和組蛋白去乙酰化酶3在Serpina3c基因啟動子區域均有結合位點。在PPE子代胎鼠肝臟及潑尼松龍處理的肝細胞中，糖皮質激素受體的總蛋白量和核轉位均增加，HDAC3的表達也上調。染色質免疫共沉淀實驗證實，糖皮質激素受體和HDAC3在Serpina3c啟動子區域的富集增強，同時該區域的激活性組蛋白標記——H3K27ac的水平顯著降低。雙熒光素酶報告基因實驗驗證了糖皮質激素受體對Serpina3c的調控作用。在細胞中使用糖皮質激素受體拮抗劑（RU486）或去乙酰化酶抑制劑（TSA）處理，可以逆轉潑尼松龍引起的H3K27ac水平下降、Serpina3c表達抑制以及細胞代謝異常。這些結果表明，PPE（/潑尼松龍）通過激活GR-HDAC3信號，降低Serpina3c啟動子區的H3K27ac水平，從而編程性地抑制了其表達。
產后過表達肝臟Serpina3c可減輕PPE子代對MASLD的易感性
最后，研究評估了Serpina3c作為治療靶點的潛力。他們在PPE子代小鼠成年后（生后8周），通過尾靜脈注射攜帶Serpina3c過表達基因的腺相關病毒，實現肝臟特異性的Serpina3c高表達。結果顯示，這種干預成功逆轉了PPE子代肝臟中糜酶-血管緊張素II-AT1R通路的異常激活，恢復了脂肪酸氧化和葡萄糖攝取相關基因的表達，顯著改善了高脂飲食誘導的肝臟脂肪變性、炎癥、纖維化等MASLD病理表型，并提升了全身的葡萄糖穩態和胰島素敏感性。這一發現在雄性和雌性子代中均得到證實，說明產后干預性提升肝臟Serpina3c水平，是緩解PPE所致子代MASLD易感性的有效策略。
研究結論與意義
本研究系統闡明了產前潑尼松暴露對子代肝臟健康的長期不利影響。其主要結論是：孕期暴露于臨床等效劑量的潑尼松，會通過激活GR-HDAC3信號通路，程序性地降低子代肝臟保護因子Serpina3c的表達。Serpina3c的缺失導致其抑制的糜酶活性釋放，進而持續激活糜酶-血管緊張素II-AT1R通路，最終損害肝臟的脂肪酸氧化和葡萄糖攝取能力，使得子代在面臨高脂飲食等二次打擊時，更易罹患嚴重的代謝功能障礙相關脂肪性肝病，且雄性子代受影響更甚。
這項研究具有重要的科學意義和臨床價值。首先，它首次揭示了產前糖皮質激素暴露與子代MASLD易感性之間的直接聯系及其詳細的分子編程機制，為“健康與疾病的發育起源”理論提供了新的實證。其次，研究鑒定出Serpina3c是一個關鍵的調控節點和潛在的治療靶點。尤其重要的是，研究發現即使在產前暴露已經發生的情況下，于產后子代成年期干預性提高肝臟Serpina3c表達，依然能夠有效逆轉代謝紊亂和MASLD易感性，這為臨床預防和干預“胎兒起源”的成年期代謝性疾病提供了新的思路和潛在的干預策略。最后，該研究也為臨床醫生在孕期權衡糖皮質激素使用的利弊、以及對于有產前糖皮質激素暴露史個體的長期健康管理，提供了重要的實驗依據和理論參考。
