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运动产生的外泌体携带 eNAMPT,经 SIRT1 激活自噬改善老年小鼠 MASLD

最新研究发现:运动产生的外泌体携带NMN合成酶,可改善与年龄相关的肝病

AI 导读

华北理工大学团队在《Aging Cell》发表研究,发现运动小鼠血液外泌体中 eNAMPT(一种 NMN 合成酶)水平更高,可经 SIRT1 激活自噬,减轻高脂饮食老年小鼠的肝脏脂肪堆积与纤维化。细胞实验中,糖脂处理增加肝细胞脂肪含量,外泌体处理可减少脂肪积累,而抑制 SIRT1 则消除该效应。研究者认为外泌体可作为 eNAMPT 的天然纳米载体,用于靶向多条运动相关通路治疗 MASLD。

正文

衰老是代谢功能障碍相关性脂肪性肝病(Metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease,MASLD)的重要危险因素,MASLD在70 岁以上老年人群中患病率约为33%。MASLD的主要特征包括与年龄相关的代谢下降、胰岛素抵抗和细胞自噬(细胞分解和重新利用受损或磨损成分的过程)减少。

除饮食和运动干预外,MASLD也可采用药物治疗。然而,目前使用的药物通常只针对与运动相关的一个或几个通路,例如吡格列酮改善胰岛素抵抗疗效有限。

华北理工大学的科学家们发表在《Aging Cell》杂志上的一项研究表明,运动小鼠体内产生的外泌体能够同时靶向MASLD小鼠模型中的炎症、脂质代谢、组织瘢痕和自噬(所有这些效应都与运动相关)。关键在于,研究人员在这些外泌体中发现了更高水平的eNAMPT(一种NMN合成酶)。他们还发现,eNAMPT水平升高的外泌体能够激活自噬。这些发现验证了开发含有eNAMPT的外泌体作为靶向多种运动相关通路疗法的可能性。此类疗法有望改善MASLD,并可能用于治疗其他与衰老相关的疾病。

科学家们在论文中表示:“我们的研究将外泌体定位为eNAMPT的天然纳米载体,将这种关键酶输送到衰老的肝脏,以减轻核心病理过程。”

关于外泌体

外泌体是由细胞释放的膜结构囊泡。外泌体携带RNA、蛋白质等分子载荷,促进细胞间通讯。外泌体到达靶细胞后,会被靶细胞摄取,从而改变基因表达和细胞行为。此外,外泌体及其携带的分子载荷在许多生理过程中发挥作用,例如免疫信号传导、组织修复和代谢调节。

运动改善高脂小鼠MASLD症状

为了研究外泌体及其分子载荷是否在小鼠模型中介导运动对MASLD的抑制作用,中国科学家尝试在老年小鼠中诱导MASLD。为此,他们让小鼠接受长达八个月的高脂饮食(大致相当于人类的35年)。此外,在高脂饮食期间,小鼠还进行了运动训练。

为了研究高脂饮食和运动方案对肝脏的影响,科学家们在显微镜下检查了肝脏组织。他们发现,高脂饮食诱发了肝脏炎症迹象并增加了肝脏脂肪含量,这与代谢相关脂肪肝(MASLD)的发生相吻合。虽然运动可以部分减轻肝脏脂肪堆积,但未能使肝脏完全恢复到正常状态。

总的来说,这些结果表明,老年小鼠长期摄入高脂饮食会诱发肝脏炎症和脂肪堆积,从而构建出MASLD模型。此外,虽然运动可以减轻该模型中肝脏的异常细胞组成,但其逆转细胞损伤的效果有限。

为了全面评估MASLD模型代谢,科学家们分析了一种胰岛素敏感性标志物。他们发现,未进行运动的高脂饮食小鼠的该标志物水平不到正常小鼠的一半,而运动在高脂饮食4个月的模型中能缓解这种影响,8个月则效果减弱。这一研究结果发现表明,MASLD与肝脏胰岛素敏感性受损有关,并且长期高脂饮食后,运动并不能恢复这种敏感性。

自噬功能障碍与MASLD密切相关,被认为是导致其发生发展的重要机制之一。因此,为了评估运动对MASLD模型中自噬功能障碍的影响,研究人员检测了LC3(一种存在于细胞中的蛋白质,可指示自噬体的形成,自噬体是自噬过程中使用的膜结构)的水平。他们发现,长期摄入高脂饮食会使LC3水平显著降低。在高脂饮食4个月的模型中,6周运动干预可以减轻LC3水平的降低,但在8个月的则没有效果。这一发现表明,运动在4个月时通过部分恢复LC3水平,在一定程度上恢复了MASLD小鼠模型的自噬功能,但在长期摄入高脂饮食8个月后,运动则无法恢复自噬功能。

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运动显著减缓了高脂饮食4个月后LC3水平的下降,但在8个月后则无此效果。

肝纤维化是指肝脏内因长期炎症而形成的坚韧纤维瘢痕组织积聚。这种情况与MASLD密切相关,也是临床医生用来判断MASLD严重程度的关键因素之一。因此,科学家们评估了运动对MASLD模型中肝纤维化的影响。

研究人员发现,长期摄入高脂肪饮食会显著增加肝纤维化的标志物,而运动则能显著减轻这种影响。这一发现表明,长期摄入高脂肪饮食会加剧肝纤维化,但运动可以有效缓解这一病理过程。

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高脂饮食显著诱导肝纤维化,而运动则能显著减轻这种影响。

为了阐明运动在细胞水平上对肝脏的保护作用,科学家们研究了外泌体如何发挥运动的保护作用。为此,研究人员让小鼠进行一次运动,并从其血液中分离出外泌体。关键的是,他们对小鼠外泌体中所含蛋白质的分析表明,运动小鼠的外泌体中eNAMPT的含量更高。

接下来,为了测试运动小鼠来源的外泌体的效果,科学家们利用小鼠肝细胞进行实验。为了模拟脂肪在这些细胞中积累引起的细胞应激(这是MASLD的一个显著特征),研究人员用糖和脂肪处理这些细胞。他们发现,糖和脂肪的联合处理显著增加了细胞内的脂肪含量,而同时用外泌体处理这些细胞则减少了脂肪的积累。用一种抑制SIRT1(一种调控自噬通路的去乙酰化酶)化合物进行联合处理则消除了这种效应,这表明SIRT1介导了外泌体疗法的作用。

总的来说,这些发现支持这样一种模型:运动小鼠体内富含eNAMPT的外泌体通过激活自噬来减轻细胞内脂肪堆积造成的细胞应激。这一通路有助于阐释运动保护衰老肝脏、减轻年龄相关性脂肪性肝损伤的作用机制。

文献来源:

Song W, Wu N, Li X, Li D, Li J, Liu S, Ma Q, Yue Z, Zhu X, Qi Y. Exosome-Delivered eNAMPT From Exercise Activates SIRT1 to Counteract Age-Related Hepatic Steatosis and Fibrosis. Aging Cell. 2026 May;25(5):e70541. doi: 10.1111/acel.70541. PMID: 42108568; PMCID: PMC13158277.

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责任编辑:木棉


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