膽固醇是動(dòng)物組織細(xì)胞必不可少的重要物質(zhì)，不僅參與細(xì)胞膜的形成，也是合成膽汁酸、維生素D以及甾體激素的原料。機(jī)體通過(guò)協(xié)調(diào)膽固醇吸收、合成和外排從而維持動(dòng)態(tài)平衡，一旦這種平衡被打亂，就可能引起各種疾病^[1]。

目前，高膽固醇引發(fā)的心血管疾病越來(lái)越多，已經(jīng)成為心血管疾病主要的危險(xiǎn)因素[1,2]。降膽固醇是預(yù)防和治療心血管疾病的必要手段?，F(xiàn)有的降膽固醇藥物主要包括他汀類藥物、依折麥布、PCSK9抑制劑等，雖然都能不同程度的降低血脂，但是也存在一定的副作用和局限性[3]，如：他汀類藥物和PCSK9抑制劑使血液中膽固醇進(jìn)入肝臟，改變膽固醇分布，有增加肝臟負(fù)擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)；依折麥布抑制膽固醇吸收，降脂幅度有限。

由于膽固醇的環(huán)戊烷多氫菲結(jié)構(gòu)，人體細(xì)胞很難高效降解膽固醇分子，如能將膽固醇外排出人體將是理想的降脂策略，但目前沒(méi)有藥物能夠通過(guò)直接促進(jìn)膽固醇分解代謝或外排來(lái)降低膽固醇。早前研究發(fā)現(xiàn)功能喪失的去唾液酸糖蛋白受體1 ( ASGR1) 變體與低膽固醇和降低心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)[4]。ASGR1僅在肝臟中表達(dá)并介導(dǎo)血液中去唾液酸糖蛋白的內(nèi)化和在溶酶體中的降解[5]。然而，ASGR1影響膽固醇代謝的機(jī)制尚不清楚。

2022年8月3日，武漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、泰康生命醫(yī)學(xué)中心宋保亮教授實(shí)驗(yàn)室在Nature發(fā)表了文章“Inhibition of ASGR1 decreases lipid levels by promoting cholesterol excretion”（抑制ASGR1蛋白通過(guò)促使膽固醇外排而降低脂質(zhì)水平）。該研究揭示了抑制ASGR1蛋白促使膽固醇外排入膽汁，進(jìn)一步通過(guò)糞便排出機(jī)體，從而降低血液和肝臟中的脂質(zhì)水平，對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化和脂肪肝有明顯療效。

（本研究所采用的Asgr1和Ldlr敲除小鼠，均由集萃藥康提供。）

主要結(jié)果

為了揭示ASGR1影響膽固醇代謝的機(jī)制，研究團(tuán)隊(duì)首先通過(guò)RNA-Seq分析了ASGR1敲低的細(xì)胞中發(fā)生變化的通路，發(fā)現(xiàn)LXR靶基因（包括ABCG5、ABCG8和ABCA1）高度富集，而LXR靶基因則是在調(diào)控膽固醇平衡方面起重要作用的一類基因。研究發(fā)現(xiàn)，過(guò)表達(dá)ASGR1會(huì)減少LXR蛋白水平，抑制LXR靶基因的表達(dá)，并且在ASGR1缺失的小鼠中，發(fā)現(xiàn)血液中和肝臟中脂質(zhì)水平大大降低，其膽汁中膽固醇顯著增加。這表明ASGR1缺失會(huì)增加LXRα的表達(dá)并通過(guò)引起膽固醇外排而降低血液中和肝臟中脂質(zhì)水平。

圖1：ASGR1缺乏會(huì)增加LXRα的表達(dá)并促進(jìn)膽固醇外排并降低血脂水平

已有研究報(bào)道，BRCA1/BARD1復(fù)合體作為泛素連接酶介導(dǎo)LXR的泛素化降解[6]。本研究進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)ASGR1缺失會(huì)減少BRCA1和BARD1，來(lái)增加LXRα的表達(dá)。

雖說(shuō)ASGR1缺失會(huì)導(dǎo)致LXRα升高，但其帶來(lái)的代謝改善是否歸因于LXRα升高呢？

為解決這一疑問(wèn)，研究人員分別采用Asgr1、Lxrα單敲和雙敲的小鼠進(jìn)行了一系列驗(yàn)證。結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)LXRα不表達(dá)時(shí)，ASGR1缺失未能增加Abcg5、Abcg8、Abca1和Cyp7a1的表達(dá)；且此時(shí)無(wú)論ASGR1是否缺失，其血液中和肝臟中脂質(zhì)水平較高并且相對(duì)一致，而膽汁中和糞便中膽固醇水平則相對(duì)較低且一致。這表明ASGR1缺失帶來(lái)的代謝改善依賴于LXRα。

圖2：Asgr1缺失帶來(lái)的代謝改善依賴于LXRα

到這里，大家肯定也會(huì)猜想ASGR1到底是通過(guò)什么樣的通路調(diào)控脂代謝的呢？

據(jù)已知研究報(bào)道，mTORC1和AMPK是感知細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)和控制新陳代謝的兩個(gè)主要調(diào)節(jié)器[7,8]?；诖?，該研究也揭示了mTORC1和AMPK可以被ASGR1所調(diào)控。經(jīng)過(guò)多方面實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了ASGR1通過(guò)mTOR/AMPK→BRCA1/BARD1→LXR→ABCG5/G8這一通路調(diào)控脂代謝的工作模式。

（圖3左）去唾液酸糖蛋白（配體）與位于細(xì)胞膜上的ASGR1結(jié)合，經(jīng)過(guò)內(nèi)吞途徑，進(jìn)入到溶酶體中，被降解成游離氨基酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)激活溶酶體表面的mTORC1及抑制AMPK。增加下游泛素連接酶BRCA1/BARD1的蛋白水平，促進(jìn)LXR蛋白降解。

（圖3右）當(dāng)ASGR1缺失或被抑制時(shí)，糖蛋白內(nèi)吞降解減少，溶酶體內(nèi)的氨基酸水平降低，導(dǎo)致mTORC1抑制和AMPK激活。一方面AMPK使泛素連接酶復(fù)合物BRCA1/BARD1減少，增加LXRα，并上調(diào)包括ABCA1和ABCG5/G8在內(nèi)的膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的表達(dá)，膽固醇外排增多；另一方面AMPK抑制SREBP通路，抑制脂肪生成。

圖3：ASGR1調(diào)控機(jī)制的工作模型

該項(xiàng)研究不僅揭示了ASGR1影響膽固醇代謝的機(jī)制，還進(jìn)一步探索了ASGR1在治療膽固醇代謝異常引起的疾病方面的應(yīng)用。研究人員通過(guò)多輪篩選，開(kāi)發(fā)了一款效果非常好的單克隆抗ASGR1中和抗體4B9。4B9-IgG能在生理?xiàng)l件下抑制ASGR1的功能，能夠有效降低血脂和肝脂，促進(jìn)膽固醇外排，并且該抗體與他汀類藥物、依折麥布聯(lián)用時(shí)具有協(xié)同降脂作用，為ASGR1作為新的降脂靶點(diǎn)提供了依據(jù)。

    綜上，本研究提供了一種獨(dú)特的降膽固醇方式，抑制ASGR1會(huì)增加膽汁和糞便中的膽固醇外排，ASGR1的功能喪失變體與降低非HDL膽固醇和減少?gòu)?fù)發(fā)性心血管疾病相關(guān)，這提示抑制ASGR1是治療心血管疾病安全有效的方法。

膽固醇相關(guān)機(jī)制研究及藥物開(kāi)發(fā)需要?jiǎng)游锬Ｐ椭?，集萃藥康基于自主搭建的基因編輯平臺(tái)構(gòu)建出多種高膽固醇血癥研究模型，助力基礎(chǔ)科研和藥物研發(fā)。

集萃藥康高血脂模型活體列表

參考文獻(xiàn)

1. Luo, J., Yang, H., and Song, B.L. (2020). Mechanisms and regulation of cholesterol homeostasis. Nat Rev Mol Cell Biol. 21, 225-245.

2. Ma, L. Y. et al. China cardiovascular diseases report 2018: an updated summary. J. Geriatr. Cardiol. 17, 1–8 (2020).

3.  Luo, J, Wang, J.K., Song, B.L. (2022). Lowering low-density lipoprotein cholesterol: from mechanisms to therapies. Life Metabolism. https://doi.org/10.1093/lifemeta/loac004.

4. Nioi, P. et al. Variant ASGR1 associated with a reduced risk of coronary artery disease. N. Engl. J. Med. 374, 2131–2141 (2016).

5.  Ashwell, G. & Harford, J. Carbohydrate-specific receptors of the liver. Annu. Rev. Biochem. 51, 531–554 (1982).

6. Kim, K.H., Yoon, J.M., Choi, A.H., Kim, W.S., Lee, G.Y., and Kim, J.B. (2009). Liver X receptor ligands suppress ubiquitination and degradation of LXRalpha by displacing BARD1/BRCA1. Mol Endocrinol. 23, 466-474.

7. González, A., Hall, M. N., Lin, S. C. & Hardie, D. G. AMPK and TOR: the yin and yang of cellular nutrient sensing and growth control. Cell Metab. 31, 472–492 (2020).

8. Ling, N. X. Y. et al. mTORC1 directly inhibits AMPK to promote cell proliferation under nutrient stress. Nat. Metab. 2, 41–49 (2020).