肥胖與胰島素抵抗、2型糖尿病、肝臟及心血管疾病、癌癥的發生發展息息相關，是全球重大公共衛生問題。肝臟中胰島素敏感性在糖脂代謝調控中具有重要作用：正常狀態下，胰島素可以通過抑制糖原分解和糖異生并刺激糖原生成、糖酵解和脂肪生成來抑制葡萄糖生成；而在胰島素抵抗狀態下，胰島素無法調節脂質和碳水化合物代謝就會導致高血糖和血脂異常，從而加重肝臟疾病 (非酒精性脂肪肝 (NAFLD)、非酒精性脂肪肝炎 (NASH)、肝硬化以及肝細胞癌) 的風險。除此之外，肝臟疾病又會促進糖尿病的發生發展，但其相關的分子機制仍未知。

近日，哥倫比亞大學強力教授、Pajvani 教授以及貝勒醫學院和國家蛋白質科學中心-北京 (鳳凰中心) 的秦鈞教授等利用轉錄因子親和富集和LC-MS/MS的技術方法研究小鼠肝臟中導致胰島素抵抗的內源轉錄因子，并證實抑制造血免疫的關鍵轉錄因子PU.1可改善代謝功能障礙和非酒精性脂肪肝炎，可作為肝功能障礙和代謝疾病新的治療靶點，相關研究成果在Journal of Hepatology (IF= 18.946) 雜志上發表了Inhibition of PU.1 ameliorates metabolic dysfunction and non-alcoholic steatohepatitis 的研究論文。

Journal of Hepatology (IF= 18.946)

技術路線圖：

主要研究結果：

1. 肝臟PU.1在飲食誘導高脂飲食小鼠中上調

首先作者通過定量蛋白質組學技術系統性分析了可導致肥胖引起的代謝綜合征的肝臟轉錄因子 (圖1A)?；谇捌陂_發的轉錄因子富集方法分析精瘦和肥胖小鼠肝臟中內源表達的轉錄因子，發現上調顯著的為髓樣細胞活性的主要調節劑PU.1/SPI1 (圖1B)；同時發現Pu.1在飲食誘導肥胖 (DIO) 的小鼠肝臟中上調~5倍 (圖1C)。

為確定肝臟中上調PU.1來源，進一步從C57BL/6J野生型小鼠肝臟中分離得到實質細胞 (PCs) 和非實質細胞 (NPCs)，結果發現盡管在DIO小鼠中肝細胞Pu.1上調約3.6倍，但Pu.1主要在NPCs細胞中表達 (主要為巨噬細胞和B細胞，圖1F)。肝臟T細胞和星狀細胞 (HSCs) 對DIO小鼠肝臟Pu.1表達無顯著影響 (圖1F-G)。因此，肥胖小鼠肝臟中PU.1增加主要來源于肝細胞Pu.1表達量及巨噬細胞數量增加。

圖1 轉錄因子PU.1在DIO小鼠肝臟中上調

2. 肝臟PU.1對遺傳性/飲食引起肥胖小鼠葡萄糖穩態的調控作用

1) DIO小鼠肝臟Pu.1敲減可改善葡糖糖穩態

通過構建針對Pu.1的shRNAs進一步探索PU.1在肝臟代謝中的功能，發現Pu.1敲減不會影響小鼠體重，但會降低空腹血糖濃度、改善葡萄糖耐量并抑制糖異生關鍵調節因子Pck1的表達。敲減小鼠肝臟比對照組稍大，但肝臟中甘油三酯 (TG) 和膽固醇以及血漿中脂質和丙氨酸轉氨酶 (ALT) 的濃度未發生顯著變化，說明肝臟中PU.1敲減對脂肪組織影響較小。

圖2 Pu.1敲減改善DIO小鼠葡萄糖穩態

2) 肝臟敲減Pu.1可改善糖尿病db/db小鼠血糖控制

作者進一步在遺傳性肥胖/糖尿病小鼠模型 (瘦素受體缺陷型db/db小鼠) 中研究PU.1的表達量，為了提高準確度，使用全掃描的SWATH模式對db/db小鼠肝臟中Pu.1的表達量進行分析，發現與對照組相比，在db/db小鼠肝臟組織中Pu.1的表達量顯著上調，與飲食誘導的肥胖模型一致 (圖3A-B)，表明PU.1可能作為db/db小鼠有益的干預靶點。與前部分研究工作類似，作者發現Pu.1敲減對小鼠體重及血漿胰島素和TG含量無顯著影響，卻顯著降低空腹血糖濃度，改善db/db小鼠葡萄糖耐量并降低Pck1表達量 (圖3C-I)。綜上，肝臟PU.1是db/db小鼠和DIO小鼠葡萄糖穩態失調的重要因素。

圖3 Pu.1敲減改善db/db小鼠葡萄糖穩態

3、 巨噬細胞在PU.1調控肝臟炎癥中的重要作用

1) 肝臟特異性敲除PU.1對葡萄糖代謝無顯著影響

由于Pu.1在DIO肝細胞中顯著高表達，并且肝細胞是肝臟中唯一的葡萄糖生成細胞，作者進一步解析Pu.1敲減的降糖作用是否由于肝細胞PU.1降低所致，因此構建了肝臟特異性Pu.1敲減小鼠。發現上述小鼠葡萄糖耐量未受影響，與AAV8-TBG-GFP對照組小鼠相比，高脂飲食喂養的Pu.1敲減AAV8-TBG-Cre小鼠葡萄糖耐量或胰島素敏感性均未發生顯著變化 (圖4A-C)。最后將Pu.1^flox/flox小鼠與Alb-Cre小鼠雜交，得到肝細胞特異性敲除PU.1 (不會影響NPC Pu.1表達，圖4D-E)。高脂飲食喂養3個月后，基因敲除小鼠的體重、葡萄糖耐量以及胰島素敏感性與對照小鼠相近 (圖4F-H)。上述結果表明Pu.1敲減改善葡萄糖穩態不是由于肝細胞Pu.1基因缺失引起的。

圖4 肝細胞特異性敲除PU.1