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南方医科大学cell子刊重磅研究：SGLT2抑制剂通过促进CD8+T细胞的酮体生成来改善脂肪肝
Highlights
1. SGLT2抑制剂治疗能够减轻小鼠模型中的代谢功能障碍相关脂肪性肝炎
2. SGLT2i通过增强CD8+T细胞的酮体生成，特别是通过提高Bdh1的表达，来抑制自攻击性CD8+T细胞的激活
近日，“Cell Metabolism”（IF=27.7）上发表了一篇题为“SGLT2 inhibitor promotes ketogenesis to improve MASH by suppressing CD8+ T cell activation”的文章。这篇文章研究了钠-葡萄糖共转运蛋白2抑制剂（SGLT2i）在改善代谢功能障碍相关性脂肪性肝炎中的作用及其潜在机制。
研究背景介绍
SGLT2抑制剂是一类用于治疗2型糖尿病的药物，通过抑制肾脏中的钠-葡萄糖共转运蛋白2，增加尿糖排泄，从而降低血糖水平。
代谢功能障碍相关性脂肪性肝炎（MASH）是一种与代谢功能障碍相关的脂肪性肝炎，是代谢功能障碍相关脂肪肝病（MASLD）的更严重阶段，特征是脂肪过度积累、炎症、肝细胞损伤和纤维化。MASH可能进展为肝硬化、肝衰竭或肝细胞癌。
生酮作用是脂肪酸在肝脏中分解产生酮体的过程，酮体是肝脏在糖原耗尽时产生的能量来源。在禁食、高脂饮食或糖尿病等状态下，酮体生成增加。酮体生成的调节与多种代谢性疾病的治疗潜力有关。
研究思路分析
研究技术路线图
01EMPA对MASH模型的影响
①使用蛋氨酸-胆碱缺乏（MCD）饮食诱导C57BL/6J小鼠发展MASH，给予恩格列净（EMPA）治疗后发现EMPA治疗改善了肝脏脂肪沉积、炎症和纤维化，血清丙氨酸氨基转移酶（ALT）和天门冬氨酸氨基转移酶（AST）水平以及肝脏甘油三酯（TG）和羟脯氨酸（HYP）含量显著降低。
②此外，对于高果糖、高脂肪和高胆固醇（HFHC）饮食诱导的另一种MASH小鼠模型，EMPA显著改善了饮食诱导的肥胖和代谢功能障碍，并一致改善了MASH的肝脏表型，而这不受性别影响。还发现EMPA可以降低肝脏中CD8+T细胞的浸润，尤其是具有自体攻击性的CD8+CXCR6+T细胞和其分泌的颗粒酶 B(GZMB)。表明CD8+T细胞是EMPA治疗MASH的关键细胞群。
③在MCD模型中耗竭体内CD8+T细胞。结果显示，与EMPA治疗一致，CD8+T细胞耗竭改善了肝脏损伤。而给CD8+T细胞耗竭的小鼠给予EMPA治疗，则很少看到MASH表型的额外改善，表明EMPA的保护效应可能依赖于CD8+T细胞的存在。
④使用Rag2-/-小鼠作为受体进行CD8+T细胞转移实验。结果显示，接受EMPA处理的CD8+T细胞注射的小鼠的ALT和AST水平显著降低。且与PBS注射组相比，表现出改善的肝脏纤维化、脂肪变性、炎症等MASH表型。此外，研究还排除CD4+T和NK细胞在EMPA治疗改善MASH中的潜在影响。
02EMPA的细胞机制研究
①研究发现，EMPA可以抑制CD8+T细胞的早期活化和晚期活化，并减少炎症相关基因的表达。进一步研究发现，敲低CD8+T细胞中Slc5a2的表达可以减少炎症基因的表达，而EMPA无法进一步改善这种效果，表明EMPA通过抑制Slc5a2作用于CD8+T细胞。此外，EMPA可以显著提高小鼠血清和细胞培养液中β-羟基丁酸(β-OHB)的水平，并诱导CD8+T细胞中Bdh1的表达，进而促进酮体生成。
②对WT和Bdh1-/-小鼠喂养MCD并EMPA处理四周，发现在Bdh1-/-小鼠中EMPA降低血清ALT和AST水平及MASH表型改善的能力均被削弱，且导致CD8+T细胞增加。对用HFHC饮食喂养的WT和Bdh1-/-小鼠具有同样的表现。
③构建了具有T细胞特异性Bdh1条件性敲除（Bdh1f1/f1; cd4-cre）的小鼠。发现，EMPA未能缓解Bdh1f1/f1; cd4-cre小鼠中观察到的增强炎症。Bdh1f1/f1; cd4-cre小鼠在肝脏中表现出显著增加的胶原蛋白沉积，EMPA未能改善这一点。此外，尽管CD8+T细胞的数量没有显著差异，但在Bdh1fl/fl; cd4-cre小鼠的肝脏中，效应分子GZMB的表达显著增加。表明，T细胞中酮体产生的缺失加剧了MASH，而EMPA通过T细胞的酮体作用发挥其肝保护效应。
03EMPA的临床相关性研究
①在被喂养MCD饮食的小鼠饮用水中补充了1,3-丁二醇（1,3-BD）以产生β-OHB。结果显示，1,3-BD治疗显著降低了MCD饮食组小鼠的NAS评分、肝脏脂肪变性、小叶炎症和肝纤维化，并减少了血清ALT水平。
②1,3-BD处理组的循环β-OHB水平适度升高，对体重无显著影响，但改善了葡萄糖耐量且不影响胰岛素敏感性。1,3-BD还减少了肝脏TG含量，但对ALT或AST水平无影响。与EMPA相似，1,3-BD补充抑制了肝脏中CD8+T细胞和GZMB+细胞的浸润，而不影响CD4+T细胞。表明，1,3-BD补充与EMPA治疗一样，能显著改善脂肪肝炎。
③通过转录组数据分析，发现167个在MCD与MCD+EMPA处理下差异表达的基因，这些基因在免疫反应中的淋巴细胞活化功能上显著富集。研究发现，EMPA和β-OHB处理能显著降低CD8+T细胞中Irf4的mRNA和蛋白水平，而Bdh1的过表达或敲减分别降低或增加了Irf4的表达，表明EMPA可能通过Bdh1依赖途径调节Irf4。
④进一步实验显示，过表达Irf4的CD8+T细胞能逆转EMPA的抑制效应，增加GZMB分泌和炎症基因表达。EMPA和β-OHB处理减少了Irf4的核蛋白水平及其在细胞核中的定位，而在Bdh1敲除的CD8+T细胞中，Irf4的核定位增加。表明，EMPA和b-OHB通过调节Irf4抑制CD8+T细胞活化，为EMPA在MASH中的肝保护作用提供了新的机制解释。
⑤对5名经肝脏活检确诊为MASH的患者进行了达格列净（另一种SGLT2i）口服治疗。结果显示，达格列净治疗显著降低了体重和BMI，并趋向于降低血清ALT和AST水平。然而，SGLT2i治疗对血清TG和低密度脂蛋白（LDL）水平无显著影响。
⑥此外，SGLT2i治疗显著改善了脂肪变性评分、纤维化和整体NAS，且SGLT2i治疗显著减少了肝脏中CD8+T细胞和GZMB的浸润。但是，SGLT2i干预并未减轻巨噬细胞、CD4+T细胞和NK细胞的浸润。总体而言，SGLT2i达格列净在人类中同样减少了CD8+T细胞的浸润、活化和功能，同时改善了MASH的肝脏特征。
图1. 恩格列净减少小鼠肝脏CD8+T细胞浸润并缓解MASH
图2. 恩格列净通过CD8+T细胞在MASH小鼠中发挥肝保护作用
图3. 恩格列净的肝保护效应依赖于CD8+T细胞介导的酮体生成
图4. Bdh1缺乏加剧CD8+T细胞激活和MASH
图5. 增加的酮体减少小鼠肝脏CD8+T细胞浸润并缓解MASH
图6. 恩格列净通过调节Irf4诱导酮体生成并抑制CD8+T细胞
图7. SGLT2抑制剂干预改善MASH患者的组织学和生化特征
图8. Abstract
结论与讨论
本研究揭示了SGLT2抑制剂EMPA通过促进CD8+T细胞的酮体生成，抑制其激活，从而改善小鼠MASH的肝脏损伤和炎症。研究发现EMPA增加了β-羟丁酸水平，并通过抑制转录因子Irf4来减少CD8+T细胞的效应功能。此外，临床研究也表明SGLT2抑制剂能够减轻MASH患者的肝脏病理特征，验证了其在人类中的潜在治疗价值。
尽管本研究为SGLT2抑制剂在MASH治疗中的应用提供了有力证据，但讨论部分指出了未来研究的必要性，包括深入探究EMPA对CD8+ T细胞代谢和功能的长期影响，以及在更广泛的患者群体中验证SGLT2抑制剂的疗效和安全性。