GLUD1

*仅供医学专业人士阅读参考 碳水和脂肪，这回有望得以“沉冤昭雪”了！ 近日，由广州国家实验室傅肃能、新加坡科技研究局（A∗STAR）韩卫平和中科中山药物创新研究院廖一烈领衔的研究团队，在著名期刊《细胞·代谢》发表了一篇出人意料的研究成果[1]。 他们首次证实，脂肪肝的主要营养风险因素，不是碳水化合物或脂肪，而是蛋白质！从机制上来讲，氨基酸促进肝脏脂肪酸合成的能力比葡萄糖更强，是脂肪生成最主要的碳源，效率是葡萄糖的两倍。 更重要的是，他们还基于小鼠模型发现，减少蛋白质的摄入量可以减少肝脏脂质积累，减轻肝损伤，改善肝脏脂肪变性。 这项研究揭示了氨基酸在肝脏脂肪生成中的重要作用，并提出了脂肪肝的干预新措施。 ▲ 论文首页截图/摘要图 代谢相关脂肪性肝病（MASLD）的发病率逐年升高。 去年的一项调查研究显示，预计全球成人MASLD患病率为32%，其中成年男性患病率更是高达40%[2]。 一直以来，我们都认为碳水化合物是脂肪合成的主要驱动力。然而，大量基础研究却表明，碳水化合物与脂肪合成的关系没想象的那么大。例如，在人体中的研究发现，绝大部分碳水化合物都以糖原的形式储存，只有1-2%的碳水化合物会转化成脂肪。 去年，傅肃能团队的一项研究成果表明，与其他组织相比，葡萄糖这一碳源对肝脏脂肪合成的贡献最小[3]。因此，他们认为，在常规饮食条件下，肝脏脂肪生成所需的大约50%碳骨架的主要营养素来源，仍需要阐明。于是，就有了我们今天介绍的这个研究。 在研究一开始，他们先分析了美国国家健康与营养调查（NHANES）数据集，得出了出人意料的结论：碳水化合物和总脂肪的摄入量均与MASLD发病率没有显著相关性，而且碳水化合物摄入量低反而与代谢功能障碍相关性脂肪性肝炎（MASH）进展风险升高有关；然而，膳食蛋白质含量与MASLD发病风险呈正相关，而且高蛋白摄入会使患MASH的风险增加一倍。 不难看出，膳食蛋白质在肝脏脂质积累中起到了重要作用，而这一作用此前一直被安在了碳水化合物的头上。 ▲ 流病数据 接下来就是背后分子机制的探索。 考虑到三羧酸（TCA）循环是为合成代谢途径提供能量和碳前体的核心代谢枢纽，研究人员就探索了小鼠肝细胞三羧酸（TCA）循环的底物偏好性。从结果来看，氨基酸氧化占线粒体呼吸的33%，其次是12.4%的脂肪酸和4%的丙酮酸（葡萄糖的替代物）。 随后，他们又以碳13标记的葡萄糖和谷氨酰胺（体内含量最高的氨基酸）作为示踪剂，了解肝细胞的代谢过程。结果显示，葡萄糖驱动的TCA中间产物标记率不足5%，而谷氨酰胺驱动的TCA中间产物标记率达到了50%，是前者的10倍有余。 显然，肝脏TCA循环的主要底物是氨基酸，而不是葡萄糖。 ▲ 氨基酸才是肝脏TCA循环的主要底物 既然如此，那肝细胞中脂肪的从头合成是不是主要依赖于氨基酸呢？ 碳13的示踪结果让人吃惊，从碳13谷氨酰胺中获得碳骨架脂肪酸是葡萄糖的8到40倍。 ▲ 氨基酸全面反超葡萄糖 不仅如此，他们还比较了氨基酸与其他脂肪从头合成底物（如果糖、乳酸和醋酸）的生脂潜力。总的来看，它们都超过葡萄糖，但是氨基酸在脂肪的从头合成过程中贡献最大。 随后，研究人员又在小鼠体内进一步检验了上述发现。他们给小鼠安排了含有标记葡萄糖或氨基酸的混合食物（15%葡萄糖+5%氨基酸），以量化氨基酸在体内对肝脏脂肪从头合成的贡献。 不出研究人员的预料，虽然混合饮料中氨基酸的含量仅为葡萄糖的三分之一，但是膳食氨基酸的生脂能力是葡萄糖的2倍。如果再考虑上大部分非必需氨基酸（Gln/Glu）未被有效标记的话，氨基酸的贡献可能还被低估了。 以上结果说明，即使在体内，氨基酸也是肝脏脂肪从头合成的主要碳源。 ▲ 在体内，氨基酸也是肝脏脂肪从头合成的主要碳源 值得注意的是，研究人员还在肥胖小鼠模型中发现，肥胖让氨基酸更容易成为脂肪合成的底物。 不过，如果过表达谷氨酸脱氢酶1（GLUD1），促进氨基酸的彻底氧化代谢的话，就能减少小鼠模型的肝脏甘油三酯积累。此外，过表达GLUD1还可以观察到MASLD小鼠模型的全面改善，甚至在MASH小鼠模型中观察到了肝纤维化减轻。 这进一步说明氨基酸是肝脏脂肪从头合成的关键底物。 ▲ 过表达GLUD1，脂肪肝改善 以上研究结果，让人很容想到一个问题：减少蛋白质的摄入，是否有助于脂肪肝的恢复呢？ 研究人员给已经发生肝脂肪变性的小鼠模型两种不同的食物：标准食物或低蛋白食物（LPD）。 从结果来看，低蛋白饮食降低了食物和水的消耗量，并阻止了体重增加。从组织学角度看，低蛋白饮食小鼠的肝脏脂质积累减少，同时肝损伤减轻。 ▲ 低蛋白饮食改善了脂肪肝 总的来说，傅肃能/韩卫平/廖一烈领衔的这项研究成果，首次揭示了大部分肝脏脂肪从头合成（约75%）的饮食来源，并确定了氨基酸是肝脏脂肪从头合成主要碳源。 更重要的是，这项研究还发现，饮食中的蛋白质限制可以改善肝脂肪变性和肝损伤，这也为脂肪肝的治疗指出了一个新的研究方向。 参考文献： [1].Liao Y, Chen Q, Liu L, et al. Amino acid is a major carbon source for hepatic lipogenesis. Cell Metab. Published online October 22, 2024. doi:10.1016/j.cmet.2024.10.001 [2].Teng ML, Ng CH, Huang DQ, et al. Global incidence and prevalence of nonalcoholic fatty liver disease. Clin Mol Hepatol. 2023;29(Suppl):S32-S42. doi:10.3350/cmh.2022.0365 [3].Chen Q, Li H, Tian H, et al. Global determination of reaction rates and lipid turnover kinetics in Mus musculus. Cell Metab. 2023;35(4):711-721.e4. doi:10.1016/j.cmet.2023.03.007 本文作者丨BioTalker

2024年1月16日，亿帆医药全资子公司宿州亿帆药业有限公司申报的二氮嗪口服混悬液（规格：30ml:1.5g）获得国家药品监督管理局的上市批准（批准文号：国药准字H20243049），并视同通过一致性评价。这是国内首家获批的二氮嗪口服混悬液。据CDE公开信息显示，该药品于2022年5月提交注册申请，以“临床急需的短缺药品、防治重大传染病和罕见病等疾病的创新药和改良型新药”为由被纳入优先审评审批程序。01CHI难题待解，二氮嗪成首选治疗药先天性高胰岛素性低血糖血症（Congenital Hyperinsulinemic Hypoglycemia，CHI）又称婴儿持续性高胰岛素血症性低血糖症(PHHI)，于1954年由MacQuarrie首次描述，是由遗传性异常引起胰岛β细胞不适当分泌胰岛素导致的一组严重低血糖症，患者持续、反复发作的低血糖极易造成永久性脑损伤，遗留癫痫、脑性瘫痪（脑瘫）等神经系统损害，后遗症发生率高达25%~50%。2018年5月，CHI被中国第一批《罕见病目录》收录，列于第20条。CHI的发病机制与多种基因突变有关。迄今已发现的致病基因包括GLUD1、GCK、UCP2、HADH、SLC16A1、ABCC8、KCNJ11、HNF4A、HNF1A、HK1、PGM1、PMM2、CACNA1D和FOXA2等。其中，编码胰腺β细胞中腺嘌呤核苷三磷酸（ATP）敏感性K通道的基因（ABCC8和KCNJ11）突变是最常见的病因。二氮嗪作为一种非利尿剂苯并噻嗪类全身性血管扩张剂，最初用于治疗重度高血压。在1960年代，二氮嗪被注意到具有致糖尿病性，并怀疑二氮嗪会阻断胰岛素的释放。二氮嗪通过抑制胰岛素分泌来提高葡萄糖浓度，其作用机制是通过与β细胞上ATP敏感钾通道的磺酰脲类受体１亚基结合后，促使细胞膜电位复极化，使钾通道处于开放状态，从而减少β细胞分泌胰岛素。02二氮嗪供应困境暂缓，罕见病治疗迎来新希望图1：《先天性高胰岛素血症性低血糖诊治专家共识（2022）》在《先天性高胰岛素血症性低血糖诊治专家共识（2022）》中，二氮嗪是被推荐用于治疗先天性高胰岛素性低血糖血症的一线药物（见图1）。根据中国儿童用药数据库的查询结果，二氮嗪口服混悬液上市之前，国内仅有两款注射剂，且均已停产，国内患者面临无药可用的困境。虽然二氮嗪口服混悬液在国内的药品供应情况不容乐观，但这一药物在全球范围内已有较长的应用历史。二氮嗪的混悬剂型最早于1976年在美国获批上市，原研企业是以色列梯瓦公司，该原研产品并未进入国内市场。中国儿童用药数据库中2024年新上线的全球上市药品筛选模块查询结果显示，截至目前为止，中美日已上市且批文状态为有效的二氮嗪药品共8款，其中，美国有3款混悬剂，日本仅有1款胶囊剂，中国有1款混悬剂与2款注射剂（见图2）。图2：二氮嗪全球上市药品剂型规格分布情况来源：中国儿童用药数据库2022年二氮嗪全球销售额为1625万美元，自2015年以来整体呈上升趋势，2020年以后略有下降（见图3）。图3：二氮嗪全球销售额来源：Pharma ONE智能药物大数据分析平台二氮嗪干混悬剂的面世为先天性高胰岛素性低血糖血症患者带来了新的曙光，成为他们目前在国内可以直接购买到的唯一可用的二氮嗪类治疗药物。然而，我们仍需认识到，还有许多罕见病目前尚未有对应的治疗药物，这仍然是一个需要持续关注和努力的领域。近年来，我国罕见疾病药物上市数量呈现明显上升态势，这得益于政府和社会各界的共同努力。国内已发布的《第一批罕见病目录》和《第二批罕见病目录》共收录207种罕见病，其中接近4成已有对应的治疗药物，这些药物的出现，不仅代表了医学研究的成果，更是对罕见病患者的巨大福音。然而，尽管取得了明显的进展，但我国罕见病药物的可及性仍然面临较大的挑战。一些高值药物仍然难以获得，患者的治疗需求仍未得到完全满足。此外，罕见病药物的研发和生产也需要更多的支持和投入，以提高药物的疗效和安全性。长远看来，提升罕见病患者的药物可及性是一个长期而艰巨的任务，需要政府、企业和社会各界等多方协同推进。只有通过合作和创新，我们才能为罕见病患者带来更多的治疗选择和希望。END如需获取更多数据洞察信息或公众号内容合作，请联系医药地理小助手微信号：pharmadl001

*仅供医学专业人士阅读参考在教科书里，离子型谷氨酸受体（iGluRs）与谷氨酸结合，驱动兴奋性神经元；A型γ-氨基丁酸受体（GABAARs）识别GABA，调控抑制性神经元。然而，这一经典教条式二分法要被打破了。近日，由法国巴黎文理研究大学Pierre Paoletti和Laetitia Mony，以及英国MRC分子生物学实验室A. Radu Aricescu领衔的研究团队，在顶级期刊《科学》发表一篇重磅研究论文[1]。他们意外地发现，iGluRs家族的成员GluD1竟然与抑制性神经递质GABA结合，二者的结合会让神经抑制作用变得更强大，调节抑制性突触的可塑性。更重要的是，他们还解析了GABA与GluD1结合的关键位点，为与GluD1基因突变密切相关的自闭症、精神分裂症和重度抑郁症，提供了新的治疗思路。论文首页截图在典型的兴奋性突触中，突触间隙释放的谷氨酸与突触后的离子型谷氨酸受体（iGluRs）结合，驱动其阳离子传导离子通道开放，从而导致膜去极化，传递兴奋性神经信号。iGluRs家族成员众多，GluD1就是其中之一。虽然与兄弟们结构相似，但是GluD1非常另类。其一，它对谷氨酸不敏感（作为一个谷氨酸受体，这实在让人费解）；其二，它与配体结合后无法关闭离子通道孔（这咋传递信号呢）；其三，它既存在于兴奋性突触，也存在于抑制性突触（两面派）。虽然GluD1的种种表现让它不像iGluRs家族的成员，但无论是系统发生学（基因和蛋白质之间的关系）分析，还是结构数据，都表明GluD1确确实实属于iGluRs家族。近一二十年来，围绕GluD1的研究非常多，有很多猜测，但是科学家对GluD1的信号传导及其功能仍知之甚少。鉴于GluD1基因突变与自闭症、精神分裂症和重度抑郁症的易感性有关，搞清楚上述问题非常之关键。要搞清楚GluD1在神经信号传递中发挥的功能，第一步就需要找到它的受体。鉴于GluD1经常出没于抑制性突触后位点，GABA也被纳入选择范围之内。结果万万没想到，GluD1居然真的会与GABA结合。随后，他们借助于X射线晶体学方法测定了GluD1配体结合结构域与GABA结合后的晶体结构，明确了二者的作用位点，并确定E446和Y539是GluD1识别GABA的决定性氨基酸残基。作用位点在研究的最后，研究人员在小鼠大脑GluD1高度富集的区域——海马间隙分子层（SLM）中，探索了GluD1与GABA结合后发挥的作用。他们发现，突触释放的GABA会引发突触后GluD1的构象发生变化，从而激活细胞内的信号通路，导致A型GABA受体（GABAARs）的数量和/或活性增加，进而调控抑制性突触的可塑性，介导更强的神经抑制作用。值得注意的是，GluD1与GABA结合后发挥作用不需要动用离子通道，而是需要细胞外支架蛋白cerebellin的帮助。机制示意图总的来说，Paoletti团队的这项研究成果表明，之前被认为是兴奋性神经受体的GluD1其实有很强的抑制性作用。这一发现不仅挑战了传统的认知，对于与GluD1基因突变密切相关的自闭症、精神分裂症和重度抑郁症而言，它无疑也指出了一个新的治疗方向。参考文献：[1].Piot L, Heroven C, Bossi S, et al. GluD1 binds GABA and controls inhibitory plasticity. Science. 2023;382(6677):1389-1394. doi:10.1126/science.adf3406本文作者丨BioTalker