HKDC1 促进 ORMDL3 启动子区域的 H3K18 乳酸化修饰，从而诱导肝硬化患者肝星状细胞的活化

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HKDC1 促进 ORMDL3 启动子区域的 H3K18 乳酸化修饰，从而诱导肝硬化患者肝星状细胞的活化

时间：2025年12月19日

来源：Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Basis of Disease

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HKDC1在肝纤维化中的作用及机制研究：通过体外HSC激活模型和体内小鼠CCl4诱导的肝纤维化模型，发现抑制HKDC1可减轻肝损伤和纤维化，机制涉及糖酵解调控和ORMDL3启动子H3K18乙酰化的减少。

作者：Yanan Zhang、Lei Li、Gaiqin Li、Junyuan Zhu、Zexue Qi、Chunqing Zhang

单位：山东省人民医院消化内科，山东大学，济南，250021，中国

摘要

目的

本研究旨在探讨含有己糖激酶结构域1（HKDC1）在肝硬化中的作用及其可能的机制。

方法

通过转化生长因子（TGF-β1）刺激，在LX-2细胞中建立了肝星形细胞（HSC）活化模型。利用四氯化碳（CCl4）刺激建立了肝纤维化的小鼠模型。通过qRT-PCR、Western blotting和免疫荧光技术检测HKDC1的表达。采用苏木精-伊红（H&E）和Masson染色方法评估肝脏损伤和纤维化情况。通过qRT-PCR、Western blotting和免疫组化染色检测纤维化标志物的变化。通过测量细胞外酸化率（ECAR）、氧气消耗率（OCR）、乳酸及相关蛋白质的水平来评估HKDC1对糖酵解的影响。

结果

在肝硬化组织和活化的HSC中，HKDC1的表达上调。在小鼠中沉默HKDC1基因可抑制CCl4诱导的肝脏损伤和纤维化，表现为天冬氨酸转氨酶（AST）、丙氨酸转氨酶（ALT）、胶原蛋白I、α-SMA、TGF-β1和TIMP-1水平的下降。在TGF-β1处理下，沉默HKDC1基因可抑制HSC的活化和糖酵解，表现为胶原蛋白I、α-SMA、TIMP-1、ECAR、乳酸、HK2、LDHA和PKM2水平的降低以及OCR水平的升高。机制上，沉默HKDC1基因可降低ORMDL3和H3K18la蛋白的水平，并增加ORMDL3启动子的组蛋白乳酸化。ORMDL3的过表达和乳酸的产生可以消除HKDC1基因沉默对LX-2细胞活化的抑制作用。

结论

沉默HKDC1基因可通过调节糖酵解和降低ORMDL3启动子的组蛋白乳酸化来缓解肝脏纤维化和HSC的活化。

引言

肝硬化是一种普遍存在的肝脏损伤过程，与高死亡率相关[1]。非酒精性脂肪性肝炎、酒精性肝病以及主要由乙型和丙型肝炎病毒引起的病毒性肝炎被认为是肝硬化最常见的原因[2]。作为对慢性肝脏损伤的修复反应，肝脏纤维化是由于细胞外基质（ECM）的异常积累、正常肝实质细胞的破坏以及肝星形细胞（HSC）的活化所导致的[3]。目前认为活化的HSC是ECM的主要来源，HSC的增殖和活化在肝脏纤维化的进展中起关键作用[4][5][6]。此外，通过抑制HSC的活性可以缓解肝脏纤维化[7]。因此，了解HSC活化的发病机制对于治疗肝硬化非常重要。最近，含有己糖激酶结构域1（HKDC1）被确认为第五种己糖激酶[8]。它是一种限速酶，通过将葡萄糖转化为葡萄糖-6-磷酸（G6P）来调节葡萄糖代谢[9]。先前的研究表明，在生理条件下，HKDC1在全身葡萄糖稳态中起着关键作用[10]。然而，在多种疾病中，尤其是癌症中，HKDC1的异常表达与疾病进展相关[11]。Zhao等人报告称，HKDC1通过重新编程胃癌中的脂质代谢增强了肿瘤的转移能力和顺铂耐药性[12]。HKDC1通过调节AMPK/mTOR通路在肺腺癌中发挥致癌作用[13]。在肝细胞癌（HCC）中，HKDC1通过调节PD-L1表达和STAT1活化促进肿瘤的免疫逃逸[14]。此外，HKDC1的过表达会导致肝细胞的线粒体和代谢功能障碍，在晚期非酒精性脂肪肝患者中观察到高水平的HKDC1[15]。然而，HKDC1对肝脏纤维化和HSC活化的影响尚不清楚。在本研究中，我们利用四氯化碳（CCl4）刺激建立了肝纤维化的小鼠模型，并通过转化生长因子（TGF-β1）刺激在LX-2细胞中建立了HSC活化模型，从而在体内和体外探讨了HKDC1在肝脏纤维化中的作用及其可能的机制。

生物信息学分析

使用GSE6764和GSE15654数据集分别分析了正常组织和肝硬化组织中的HKDC1表达情况。通过基因集富集分析（GSEA）研究了与HKDC1相关的信号通路。利用在GSE6764和GSE15654数据集中与HKDC1正相关的基因构建了Venn图。

人类肝脏样本

本研究获得了山东大学人民医院伦理委员会的批准。肝硬化组织来自十名患者。

在肝脏纤维化和肝硬化中，HKDC1表达上调

基于GSE6764和GSE15654数据集，我们分析了HKDC1表达是否与肝硬化相关。图1A显示，肝硬化组织中的HKDC1表达增加。此外，与预后良好的肝硬化患者相比，预后较差的肝硬化患者中HKDC1表达更高（图1B）。接下来，我们收集了正常肝脏组织（非纤维化）和肝硬化组织并检测了HKDC1的表达情况。

讨论

肝脏纤维化是大多数慢性肝病的典型特征，反映了肝脏疾病的阶段，并是对慢性肝脏损伤的代偿反应[18]。严重的肝脏纤维化可导致肝硬化、肝细胞癌（HCC）和肝衰竭[19,20]。肝硬化和HCC是人类死亡的主要因素[21]。因此，探索肝脏纤维化的发展机制至关重要。HKDC1是一种在人类和小鼠中广泛表达的潜在第五种己糖激酶[8]。