人类MASLD空间多组学图谱揭示MITF调控脂质相关巨噬细胞肝保护作用及纤维化新机制

本研究通过单细胞转录组、空间转录组和空间代谢组等多组学技术，对61例人类代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）样本进行系统性分析。研究人员发现微眼转录因子（MITF）是脂质相关巨噬细胞（LAMs）脂质处理能力的关键调控因子，并揭示LAMs通过肝细胞生长因子（HGF）分泌发挥肝保护作用。空间转录组分析识别出晚期MASH富集的纤维化相关基因程序，质谱成像技术进一步证实MASLD特异性磷脂积聚与Lp-PLA2介导的磷脂代谢相关。该研究为MASLD机制研究和治疗策略开发提供了宝贵资源。

代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）已成为全球慢性肝病的主要病因，其疾病谱从单纯性脂肪变性（MASL）可进展为代谢功能障碍相关脂肪性肝炎（MASH），最终导致肝硬化和肝细胞癌。尽管单细胞RNA测序等技术极大增进了我们对MASLD发病机制的理解，但这些方法缺乏空间组织信息，而肝细胞在肝小叶中的功能表达存在明显的分区现象，这种代谢任务分工和空间极化免疫系统强调了在空间分辨率背景下研究MASLD发病机制的必要性。

为解决这一挑战，研究人员在《Nature Genetics》上发表了题为"Spatially resolved multi-omics of human metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease"的研究论文，通过对61例人类肝脏样本（包括10例对照、17例MASL和34例MASH）进行单细胞转录组、空间转录组和空间代谢组学分析，构建了人类MASLD的空间多组学图谱。

关键技术方法包括：对29个样本进行单细胞RNA测序获得540,216个细胞转录组；对35个样本进行10x Visium空间转录组分析获得47,864个位点数据；对27个相邻切片进行MALDI-MSI空间代谢组学分析获得841,534个代谢组数据点；通过激光捕获显微切割对14个样本的中央静脉周围和门静脉周围区域进行空间蛋白质组学分析。

MASLD重塑肝脏微环境中免疫细胞组成和受体库

研究人员通过单细胞转录组分析发现，与对照组相比，MASLD患者所有T细胞亚群均显著增加，而驻留NK细胞减少。T细胞受体分析显示，特别是在MASLD患者的CD8 T细胞和MAIT细胞中观察到大量克隆扩增。值得注意的是，循环NKT细胞在疾病状态下表现出克隆扩增，表明其可能参与MASLD进展。

微眼转录因子塑造LAMs的脂质处理表型

通过pySCENIC分析单细胞转录组数据，研究人员意外发现皮肤色素沉着基因MITF是LAM分化的主要调控因子。MITF在LAMs中特异性激活，其活性在MASH患者中进一步升高。基因本体富集分析显示，MITF靶基因显著富集于脂质代谢相关过程。实验验证表明，MITF过表达可上调LAM标志基因（GPNMB、LPL、DHRS9等），而MITF敲低则导致这些基因下调。

MITF通过PGC1α-PPARγ-FAO轴增强LAMs中的脂肪酸氧化

差异表达基因分析显示，LAMs中过氧化物酶体增殖物激活受体（PPAR）信号通路显著富集。研究发现MITF可直接调控PPARγ共激活因子1α（PGC1α）的表达，从而激活PGC1α-PPARγ-脂肪酸氧化（FAO）轴。MITF过表达显著上调PGC1A、PPARG及FAO关键基因（CPT1A、CPT1B、ACADVL、HADHA），并提高线粒体耗氧率和线粒体质量。

差异细胞间流分析表明LAMs具有肝保护作用

通过FlowSig分析细胞间信号动态，研究人员发现MASH患者中LAMs来源的HGF流出显著增加。RNAscope实验证实LAMs中HGF mRNA的定位，功能实验表明MITF过表达的THP-1细胞条件培养基可显著促进肝细胞增殖并减少凋亡，提示LAMs通过HGF-MET轴在MASLD进展中发挥肝保护作用。

空间转录组分析揭示MASLD相关纤维化的空间基因主题

利用STAMP对16,000个Visium位点进行去卷积分析，识别出20个空间基因主题。其中Topic5反映了病理性的细胞外基质/纤维生成通路，在晚期MASH（F3-4期）患者中特别富集。该主题与肝星状细胞（HSCs）和中央静脉内皮细胞（central vein ECs）的丰度空间对应，提示它们在MASLD相关纤维生成中的潜在相互作用。

基于MALDI-MSI识别MASLD相关代谢程序

通过Hotspot分析空间代谢组数据，研究人员将1,528个具有空间自相关的代谢物分为20个空间依赖的代谢模块。模块5与疾病严重程度相关性最强，主要富集含超长链脂肪酸（C≥22）的磷脂酰乙醇胺（PE）、磷脂酰胆碱（PC）和磷脂酸（PA）物种，提示磷脂代谢在MASLD发病机制中的作用。空间多模态分析显示MASLD特异性代谢模块与LAM特征（Topic4）和HSC驱动的纤维生成（Topic5）空间对应。

研究结论表明，MITF-PGC1α-PPARγ-FAO轴在LAMs的代谢重编程中起核心作用，LAMs通过HGF-MET轴发挥肝保护功能。中央静脉内皮细胞与HSCs通过RSPO3-LGR6轴的相互作用可能是纤维化的潜在驱动因素。该研究建立的Human Masld Spatial Multiomics Atlas为慢性肝病病理学假设生成和功能验证提供了大规模资源，为MASLD的分子病理学分型和非侵入性诊断提供了新思路。

研究的局限性在于单细胞测序队列中存在性别不平衡问题，对照组样本全部来自女性供体，而MASLD组主要为男性患者，未来需要性别平衡的队列来更精确地描述MASLD相关细胞程序的性别相关贡献。