Cell子刊：低剂量索拉非尼药物作为线粒体解偶联剂改善非酒精性脂肪性肝炎——O2k在非酒精性脂肪性肝炎药物研究中的应用
在21世纪，非酒精性脂肪肝病（nonalcoholic fatty liver disease, NAFLD）在全球发病率迅速增长，已经成为常见的慢性肝病。早期的NAFLD被称为非酒精性脂肪肝（nonalcoholic fatty liver, NAFL），其病理特征为肝脏脂肪变性。当NAFLD发展到后期会成为非酒精性脂肪性肝炎（nonalcoholic steatohepatitis, NASH），其病理特征除了肝脏脂肪变性外还会有肝脏炎症和纤维化出现。到了NASH阶段不及时进行治疗，就有可能继续发展成肝硬化甚至肝细胞癌，严重威胁人类生命健康。NASH发病机制十分复杂，虽然有多款针对NASH的药物在进行临床试验，但目前依旧没有治疗NASH的药物被批准上市，因此深入探究NASH的发病机制和寻找NASH的潜在药物对于NASH的治疗至关重要。
非酒精性脂肪性肝炎（NASH）药物研究为什么要关注线粒体？
非酒精性脂肪性肝炎（NASH）是一种复杂的多因素疾病，其确切病因尚不完全清楚，其中脂质代谢紊乱和氧化应激是导致NASH疾病进展的重要原因。线粒体是细胞生命活动的能量工厂，是几乎所有真核生物都存在的一种细胞器。它的主要功能是进行氧化磷酸化 (OXPHOS) 合成 ATP，是糖类、脂肪和氨基酸等物质的z终氧化释放能量的场所，对维持生物体正常生理功能至关重要；线粒体除了作为细胞内能量生成的关键细胞器，还参与细胞凋亡、脂质代谢、自由基产生等代谢过程。线粒体功能障碍将导致自由基的过度产生、脂质过氧化、细胞能量损耗及促炎因子表达的增加等，这些都是影响NASH疾病进展主要的诱病因素。因此研发出增加脂肪酸氧化和恢复线粒体氧化磷酸化的药物，通过减少氧化应激损伤来改善脂肪变性，降低坏死性炎症和纤维化的发生，将是非酒精性脂肪性肝炎药物研发的重要方向。
线粒体氧化磷酸化功能评估为非酒精性脂肪性肝炎药物研发策略带来的重要参考
线粒体氧化磷酸化（OXPHOS）系统是线粒体能量代谢的中心，是真核细胞能量产生的关键。支持OXPHOS系统运转的是电子传递链（ETC） 上 的五种酶复合体：复合体I、复合体II、复合体III和复合体IV，由复合体I-IV生成的质子梯度随后被复合体V所利用，催化ADP磷酸化生成ATP。OXPHOS系统中任何一个复合体发生异常或功能障碍，都会ji易导致线粒体发生功能障碍，因此通过检测OXPHOS系统各复合体功能活性来评估线粒体氧化磷酸化功能，将为非酒精性脂肪性肝炎药物研发策略带来重要参考，但如何快速检测分析OXPHOS各复合体的功能活性，是评估线粒体氧化磷酸化功能的技术难点。目前对OXPHOS各复合体的功能活性的检测，主要是采用比色法，操作时间长，步骤多，只能对单个复合体功能活性进行终点法的检测分析，无法一次性实时动态检测分析同一样本各复合体功能活性。
Oroboros O2k提供了一种独特的SUIT（底物-解偶联剂-抑制剂-滴定，Substrate-uncoupler-inhibitor-titration）检测方案来检测线粒体氧化磷酸化各复合体的功能活性。Oroboros O2k没有加药孔的限制，也没有试剂盒的限制，可以根据实验设计灵活的无限制的添加底物、抑制剂、解偶联剂及不同浓度的药物滴定，实现同一个样本一次性快速进行复合体I、复合体II、复合体IV、zui大呼吸率、ATP合酶的功能活性检测，深度挖掘线粒体能量代谢信息，快速评估和表征线粒体氧化磷酸化各复合体功能活性，从而助力非酒精性脂肪性肝炎药物研发。
Cell子刊：低剂量索拉非尼药物作为线粒体解偶联剂改善非酒精性脂肪性肝炎
摘要：非酒精性脂肪性肝炎 (NASH) 正在成为肝细胞癌 (HCC) 的主要原因之一。索拉非尼（Sorafenib）是晚期 HCC 的一线治疗药物， 但有严重的不良反应 。在本文中，作者使用相当于HCC 临床大约十分之一剂量的 索拉非尼 时，能够有效地治疗并阻止小鼠和猴子的 NASH 进展，而没有观察到任何明显的不良事件。从机制上讲，索拉非尼在 NASH 中的益处与其在 HCC 中的经典激酶靶标无关，但涉及诱导线粒体解偶联和随后激活 AMP 蛋白激酶AMPK。总的来说，作者研究结果说明了 低剂量索拉非尼 在 NASH 中的治疗效果和其分子作用机制。作者设想这种针对 NASH 的新治疗策略有可能转化为一种有益的抗 NASH 疗法。
结果：作者用O2k评估了低剂量索拉非尼药物治疗是否影响了原代小鼠肝细胞的的线粒体功能及脂肪酸氧化。有趣的是，与 DMSO 相比，索拉非尼在没有 ADP 的情况下显著提高了复合体 I的功能活性。相比之下，由 ADP 为底物和由解偶联剂FCCP诱导的zui大呼吸能力在索拉非尼处理的样品和对照样品之间具有可比性。因此，ATP产出降低是由于索拉非尼诱导线粒体解偶联而不是直接抑制复合体 I功能活性导致的。与这一概念一致，当评估复合体 II 或 IV 功能活性时，与 DMSO 处理的对照相比，索拉非尼处理的细胞表现出更高的线粒体呼吸能力和更低的 ATP 产出。低剂量索拉非尼药物治疗也增加了原代小鼠肝细胞的脂肪酸氧化，特别是脂肪酸诱导的非偶联呼吸作用不能被 ATP 合酶（复合体 V）抑制剂寡霉素抑制。
参考文献：Jian C, et al. Low-Dose Sorafenib Acts as a Mitochondrial Uncoupler and Ameliorates Nonalcoholic Steatohepatitis. Cell Metab. 2020 May 5;31(5):892-908.e11. doi: 10.1016/j.cmet.2020.04.011.
