甲基供体对非酒精性脂肪肝病脂质代谢的影响及表观遗传学机制探讨

Lipid metabolism disorder and insulin resistance involved in the pathogenesis of non alcohol fatty liver disease (NAFLD) are closely related with abnormal transmethylation in the liver. Altered expression of lipid metabolism-related genes in ADP-PPARα pathyway are closely correlated with NAFLD because this changes can contribute to the increased synthesis but decreased transport and β-oxidation of triglyceride, thereby promoting lipid deposit in the liver. Methyl donors are able to decrease the hcy concentration by transmethylation pathway, so as to increase the ADP level. However, whether methyl donors alleviating the lipid deposit by mediating the promoter methylation level of genes involved in ADP-PPARα signal pathway is still unknown.In present study,we use BSP and HPLC-MS/MS method,via a case-control study and the NAFLD animal moedel, to discuss the association between methyl donors and NAFLD, and the effect of methyl donors on promoter methylation level of lipid metabolism-related genes in ADP-PPARα signal pathway. Our research on the relationship between methylation state and NAFLD via epigenetic mechanism are strikingly meaningful and creative.

我们的前期研究发现,非酒精性脂肪肝（NAFLD）发病机制中所涉及的肝脏脂代谢紊乱和胰岛素抵抗与转甲基异常密切相关。ADP-PPARα信号通路中脂肪合成与代谢相关基因表达异常可引起肝脏脂肪酸合成增加、转运障碍以及β氧化受阻，从而促进脂质在肝脏的沉积，与NAFLD的发生密切相关。甲基供体不仅通过转甲基作用降低同型半胱氨酸（Hcy）而增加ADP水平，而且通过影响ADP-PPARα通路相关基因的甲基化程度来调节肝脏脂质代谢从而缓解肝脏脂质沉积，但确切机制未见相关的报导。本研究拟用NAFLD病例-对照研究和不同甲基供体水平对NAFLD动物模型干预实验，采用亚硫酸氢盐测序（BSP）方法和HPLC-MS/MS分析技术，探讨甲基供体与NAFLD的关联性及其对ADP-PPARα信号通路脂代谢调节基因甲基化的影响。本研究从表观遗传学的机制探讨脂代谢基因甲基化状态与NAFLD的关系具有创新性。

主要研究内容：NAFLD人群中的甲基供体代谢紊乱逐渐受到关注，甲基供体代谢对肝脏DNA甲基化水平有着直接的影响，但目前缺少对NAFLD人群肝脏全基因组DNA甲基化的研究。甜菜碱，作为体内重要的甲基供体，被认为具有调节肝内脂质代谢，缓解NAFLD进展的作用。但甜菜碱是否能通过调控脂代谢基因甲基化的作用来缓解NAFLD，目前尚不明确。因此，本研究建立NAFLD的病例对照人群，探讨1)NAFLD人群肝脏全基因组DNA甲基化状态及其与NAFLD的病理进展的关系，2)同时观察人群血清胆碱、甜菜碱和Hcy等甲基供体代谢物的水平与NAFLD病理程度的关系，进一步探索这些代谢物对NAFLD的预测作用。为了进一步阐明甲基供体——甜菜碱对非酒精性脂肪肝病肝脏脂代谢和DNA甲基化的影响及机制，本研究建立高脂膳食诱导的NAFLD小鼠模型，探讨1)甜菜碱改善NAFLD是否和调节脂代谢相关基因的异常表达有关，2)基因表达的改变是否与甜菜碱对特异基因甲基化以及全基因组DNA甲基化的调节作用有关，3)并探索其潜在的机制；.结果及意义：1）病例对照研究发现，NAFLD患者肝脏全基因组DNA甲基化水平低于正常对照人群，DNA甲基化水平与肝脏脂肪变、纤维化和NAS评分呈负相关（P < 0.005）。NAFLD人群血清胆碱、Hcy显著升高和甜菜碱/胆碱比值显著下降，血清Hcy水平与肝脏脂肪变、纤维化和NAS评分呈负相关（P < 0.005）。血清甜菜碱、Hcy和甜菜碱/胆碱比值可作为预测早期NAFLD的生物标记物，联合血清胆碱和Hcy对早期NAFLD预测价值更高。2）由高脂膳食诱导的MTTP启动子高甲基化和全基因组DNA低甲基化促进了NAFLD的发生发展，甜菜碱可以调节高脂膳食小鼠肝脏FAS, ACOX, PPARɑ 和MTTP脂代谢基因表达的紊乱，而且甜菜碱是通过下调MTTP启动子DNA甲基化水平来升高MTTP表达，从而缓解肝脏脂质蓄积。甜菜碱可以通过改善高脂膳食小鼠肝脏甲基供体代谢，即降低Hcy，升高SAM，两者共同作用使肝脏全基因组DNA甲基化水平升高。本研究首次报导甜菜碱对肝脏全基因组DNA甲基化的调节作用，为甜菜碱运用于表观遗传膳食提供了依据。