靶向染色质重塑因子BAZ2B缓解肝脏衰老和MASH纤维化

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染色质重塑 BAZ2B 肝脏衰老 MASH纤维化 脂质代谢 PPARα 表观遗传机制

一、研究背景与意义

在全球人群老龄化加剧的今天，代谢异常相关性脂肪性肝炎（Metabolic dysfunction-associated steatohepatitis，缩写MASH，又称NASH）及其肝纤维化等慢性肝脏疾病的发病率呈逐年上升趋势，近年来已成为基础与临床肝病研究的热点和难点。MASH是代谢异常相关脂肪性肝病（MASLD，原NAFLD）的进展型，以肝脏脂质代谢紊乱、炎症反应、肝细胞衰老和纤维化为主要特征，终导致肝硬化甚至肝癌。令人关注的是，肝衰老（aging of the liver）不仅是MASH发生发展的重要风险因素，同时，体内细胞衰老（cellular senescence）、表观遗传（epigenetics）失调在肝脏衰老及MASH纤维化中的作用越来越受到重视。

已有研究证明，肝细胞衰老通过分泌炎症因子、影响能量代谢等多重机制促进了肝脏纤维化、功能损伤及组织再生障碍。然而，衰老相关细胞的形成及其与MASH纤维化的具体分子机制仍不十分清楚，限制了治疗药物的开发。

而表观遗传调控，尤其是染色质结构可塑性，对基因表达、细胞命运和疾病发生发展起着枢纽作用。如何从表观遗传角度揭示肝脏衰老与MASH之间的内在联系，是本研究关注的重大科学问题。尤其是找出具有药物靶向潜力的关键染色质调控因子，为逆转肝衰老及肝纤维化、防治MASH提供创新思路与分子靶点。

二、论文来源与作者信息

本项原创性研究发表于Nature Aging（nature aging）2025年6月刊（Volume 5, Pages 1063–1078），DOI: 10.1038/s43587-025-00862-w。论文题目为：“Targeting the chromatin remodeler BAZ2B mitigates hepatic senescence and MASH fibrosis”，中文意为“靶向染色质重塑因子BAZ2B缓解肝脏衰老和MASH纤维化”。

论文作者团队主要来自中国上海复旦大学上海公共卫生临床中心、上海中山医院、中国科学院脑科学与智能技术卓越中心等单位，通讯作者为仇传涛（Chuantao Tu）和蔡世庆（Shi-Qing Cai）。

三、研究流程与技术路线详解

1. 总体设计思路

作者聚焦肝脏染色质重塑因子BAZ2B（Bromodomain adjacent to zinc finger domain protein 2B）的表达变化及功能，系统性探讨其在肝脏衰老、MASH病理进程中的作用及机制。研究整体流程如下：

  1. 患者层面及数据库分析：通过患者肝组织样本与公开数据库，分析BAZ2B与MASH、纤维化的关系与分布特征。
  2. 动物模型与遗传操作：建立肝脏衰老、MASH小鼠模型，采用基因敲除（baz2b−/−）、肝细胞特异性敲低等策略，评估BAZ2B的病理功能。
  3. 分子机制探究：结合转录组、表观遗传组（ChIP-seq、ATAC-seq）、染色质结合和功能实验，阐明BAZ2B调控下游代谢通路的表观遗传机制。
  4. 功能干预验证：通过特异性干预肝细胞BAZ2B，验证其在年轻和年老MASH动物中的治疗潜力。

2. 研究对象与样本描述

  • 人样本：包括5例健康对照、6例MASLD和7例MASH患者肝组织。
  • 动物模型：主要使用C57BL/6J背景baz2b−/−、baz2b+/−、WT雄性小鼠；自然衰老组18-19月龄，青年组2-3月龄。MASH模型以无胆碱高脂肪饮食（CDAHFD）或高热量高果糖模型诱导，周期分别为2周、8周、16周。
  • 单核RNA测序数据：重新分析公开数据（GSE189600）对不同肝细胞簇的精细分型与BAZ2B单细胞表达。

3. 主要实验与技术手段

3.1. 临床数据与分子检测

  • 利用RNA原位杂交（RNAscope）、免疫组化（IHC/IF）等检测人肝BAZ2B表达及其与病浸润区的相关性。
  • 运用数据库GSE61260、GSE189600进行生物信息数据挖掘、单核转录组细胞分型及表达对比。

3.2. 动物实验及表型分析

  • 建立BAZ2B基因敲除与肝细胞特异性shRNA敲低模型。
  • 评估肝脏衰老表型（Senescence-associated β-gal、p16、p21免疫染色）、脂质累积（油红O染色）、纤维化（Sirius Red染色、αSMA免疫标记），炎症反应、肝功能（ALT/AST）。
  • 代谢组学：间接热量测定（VO2、VCO2、RER）、葡萄糖耐量测试、小鼠肝线粒体功能测定。
  • 分子生物学检测：免疫印迹（IB）、QPCR定量、蛋白水平分析。

3.3. 分子机制研究

  • 转录组测序（RNA-seq）：分析BAZ2B调控下的肝脏基因表达全景变化及其富集通路。
  • 染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq）：检测BAZ2B在基因组水平的结合位点，结合组学分析定位其调控目标基因。
  • ATAC-seq：检验染色质可及性，连同H3K27ac、H3K4me3等活性标志的变化，揭示表观遗传调控机制。
  • 功能分析：AAV8-TBG载体介导肝细胞特异性shRNA，分别敲低BAZ2B、PPARα，探究其功能主导关系。

4. 数据分析方法

  • 生物统计处理采用GraphPad Prism，Shapiro-Wilk正态性检验、Brown-Forsythe检验及多组间方差分析（ANOVA）等。
  • 生物信息pipeline涵盖Seurat单细胞分析、DeSeq2、DiffBind、MACS2、HOMER、DAVID等多种算法与数据库。

四、主要实验结果与证据链条

1. BAZ2B在肝脏衰老和MASH纤维化中的表达与分布

  • 健康人肝组织几乎检测不到BAZ2B mRNA，而MASLD和MASH患者肝脏中显著高表达，且主要分布于病变区域肝细胞而非非病变区。
  • 大样本数据（GSE61260）和单核RNA数据（GSE189600）显示，MASH患者中肝细胞特定亚群（hmash-heps）BAZ2B表达显著升高，伴随衰老和免疫相关基因集富集。
  • 病理切片双标实验（BAZ2B mRNA与HNF4α、senescence marker共染）进一步确认，BAZ2B高表达区域与肝细胞衰老高度相关。

2. 动物模型验证BAZ2B促进肝衰老及病理进展

  • 正常老龄小鼠（18-19月龄）中，肝脏BAZ2B蛋白及mRNA水平均较青年小鼠明显升高。
  • BAZ2B敲除（baz2b−/−）显著改善自然老龄小鼠的整体代谢表型（O2消耗、RER、葡萄糖耐受），线粒体功能提升，脂质积聚减少，肝细胞衰老和炎症纤维化指标均改善。
  • CDAHFD饮食建立MASH模型后，BAZ2B缺失小鼠表现出更低的肝细胞衰老、炎症和纤维化程度，ALT/AST谷丙谷草转氨酶降低，具有保护作用。另一种高热量饮食-HFHCD模型验证了该结果的重复性。

3. 机制探索：通过PPARα信号通路介导作用

  • RNA-seq分析证实衰老和MASH小鼠肝脏的PPAR通路（尤其是PPARα）显著下调，伴随脂质代谢障碍。BAZ2B敲除可上调PPARα及下游脂质氧化、代谢相关基因（如ACSL1、ACOX1、CPT1α）。
  • 特异性敲低肝细胞内PPARα（AAV8-TBG-shRNA-PPARα）可完全抵消BAZ2B缺失带来的衰老与抗纤维化表型，提示其核心中介作用。

4. 表观遗传层面：BAZ2B调控染色质开放及代谢基因表达

  • ChIP-seq显示，BAZ2B蛋白可结合在约1456个基因启动子区，富集于代谢、PPARα通路相关基因。
  • ATAC-seq以及H3K27ac、H3K4me3 ChIP-seq证明：BAZ2B缺失可增加目标基因启动子区染色质可及性及活性组蛋白修饰，使代谢通路基因活化。
  • 这套机制自上而下严密连接BAZ2B的上调、表观遗传重塑、PPARα表达下调和肝衰老纤维化表型。

5. 靶向肝细胞BAZ2B干预显著缓解衰老与MASH

  • 特异性AAV8-TBG-shBAZ2B敲低老年小鼠肝细胞内BAZ2B，显著抑制肝细胞衰老、脂质沉积和纤维化，改善代谢和炎症表型。
  • 在青年和老年MASH模型小鼠中，肝细胞内敲低BAZ2B同样可显著降低肝脏病变严重程度，表现为病理评分下调，炎症和纤维化标志物均减轻。
  • 说明BAZ2B不仅是病理标志，更是“可药物开发”型分子靶点。

五、结论、意义与研究亮点

本项研究在基础与应用两个层面对肝脏衰老、代谢性肝疾病的发病机理展开创新性探索。其主要结论包括：

  1. 明确了肝脏衰老与MASH纤维化关键分子桥梁：首次系统揭示染色质重塑因子BAZ2B通过表观遗传调控，负向调控PPARα信号及下游脂质代谢基因，是肝细胞衰老和MASH纤维化病程的核心分子轴线。
  2. 彌补了肝衰老与纤维化病程机制环节的空白：阐明了BAZ2B的动态调控及其促病理作用，形成表观遗传-代谢-炎症-损伤的连贯机制闭环。
  3. 为衰老相关慢性肝病提供新型治疗思路与靶点：通过遗传学和肝细胞特异性干预，证明BAZ2B可被靶向抑制以实现“肝脏返老还童”和抗纤维化。这为开发逆转表观遗传衰老和肝脏纤维化的新型精准药物带来了理论和实验基础。
  4. 方法学创新和技术融合：集成多组学（转录组、表观遗传组、单细胞）、新型AAV肝细胞shRNA递送、精确表型检测等前沿技术，提升了病理机制解析与靶点验证的深度和广度。
  5. 具有转化和临床潜力：抑制BAZ2B可激活肝细胞自有的抗纤维化、代谢重编程能力，且无发现致癌等严重副作用。考虑到表观遗传修饰的可逆性，BAZ2B有望成为促进肝脏健康衰老、治疗MASH及其纤维化的理想药物靶点。

六、研究展望与结语

本研究带来的理论突破和技术创新，为深入理解肝脏衰老与代谢相关慢性疾病的本质，探索基于表观遗传重塑的抗衰老、抗纤维化策略搭建了坚实平台。未来，围绕BAZ2B的药物筛选、小分子抑制剂开发以及相关机制的多系统关联研究，将极有希望推动从基础研究走向临床转化，为老龄社会的肝脏健康问题带来真正意义上的“逆转与再生”新希望。