腹腔注射氢气通过抑制GSDMD和GSDME介导的细胞焦亡减轻蛋氨酸和胆碱缺乏饮食诱导的小鼠代谢功能障碍相关脂肪性肝病

背景：氢气（H2）是最轻且可扩散的气体分子，具有强大的缓解过度氧化应激、炎症和凋亡的能力。吸入H2有助于预防肺、心脏、大脑、肝脏、肾脏和许多其他器官的损伤。然而，腹腔注射H2对代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）的作用尚不清楚。目的：本研究旨在探讨腹腔注射H2是否能改善MASLD，如果能，其关键固有免疫机制是什么？方法：通过喂食蛋氨酸和胆碱缺乏（MCD）饮食3周建立MASLD小鼠模型。自MCD饮食喂养第8天起，每天腹腔注射H2，持续2周。检测血清丙氨酸氨基转移酶（ALT）和天冬氨酸氨基转移酶（AST）水平以评估肝损伤。采用苏木精-伊红（H&E）染色、油红O染色、肝脏脂质代谢基因qPCR分析及肝甘油三酯（TG）水平检测评估肝脂肪变性。采用Masson三色染色和Collagen-I、Collagen-III蛋白水平评估肝纤维化。通过免疫印迹和免疫荧光检测肝脏3-硝基酪氨酸（3-NT），并利用试剂盒测定丙二醛（MDA）和还原型谷胱甘肽（GSH）水平以评估氧化还原稳态。通过免疫印迹和免疫荧光检测TLR4介导的固有免疫信号和细胞焦亡的激活。此外，通过富氢DMEM处理的HepG2细胞在体外进一步证实了H2的肝脏保护作用和抗焦亡作用。结果：腹腔注射H2通过下调从头脂肪生成和脂肪酸摄取基因以及肝脏Collagen-I和Collagen-III蛋白水平，同时上调脂质输出基因，保护MCD饮食喂养的小鼠免受肝脂肪变性和纤维化。机制上，H2通过抑制3-NT和MDA水平，同时增加还原型GSH水平来调节肝脏氧化还原稳态。随后，H2处理抑制了肝脏中ROS相关的固有免疫信号，包括TLR4的表达以及NF-κB、ERK1/2、p38 MAPK和JNK的激活。这些进一步有助于抑制肝脏中TNF-α、IL-1β和IL-18的表达。H2阻断了IL-1β和IL-18的成熟、经典焦亡触发因子GSDMD的全长形式以及NLRP3炎症小体（包括NLRP3、ASC、Caspase-1）中Caspase-1加工的GSDMD裂解。此外，H2降低了Caspase-11、Caspase-8、Caspase-3和GSDME的全长和裂解形式，从而抑制了MASLD小鼠肝脏中的非经典焦亡信号。H2在体外的抗焦亡作用通过炎症细胞因子表达减少、GSDMD和GSDME全长和裂解形式减少以及具有焦亡形态的HepG2细胞数量减少得到进一步证实。结论：H2是一种抗焦亡气体分子，腹腔注射H2是治疗MASLD的一种新策略，值得进一步研究。