目录

• 引言
• PDK4调控肝脏再生的核心机制
• Science研究：PDK4与肝脏代谢筛选新机制
• 基因编辑小鼠助力肝脏再生研究
• 参考文献

引言

肝脏堪称我们身体里的“超能工厂”，不仅管着葡萄糖、脂肪、氨基酸这些营养物质的代谢，还是修复自身损伤的再生高手[1]。而在肝脏修复再生的背后，藏着一套精密的代谢“指挥系统”，其中PDK4（丙酮酸脱氢酶脂酰胺激酶同工酶4）基因在肝脏再生中就发挥着关键作用。

肝脏参与维持葡萄糖稳态，肝脏糖代谢对于肝脏修复和再生过程中合成代谢分子的能量供应和产生至关重要。那么PDK4是通过怎样的机制将葡萄糖代谢与肝脏再生联系起来的？

PDK4调控肝脏再生的核心机制

研究人员做了个有趣的实验：把小鼠的Pdk4基因敲掉（也就是Pdk4−/−小鼠），再给它们做三分之二肝切除手术（PHx），结果显示Pdk4的丧失驱动残存肝组织的增殖反应[2]。

具体来看，缺失了Pdk4，小鼠肝脏里GCK（葡萄糖激酶）的mRNA水平增加至原来的3倍，这增强了肝糖酵解作用；同时，Pdk4−/−PHx小鼠对胰岛素的敏感性也改善，促再生胰岛素信号得到增强，使得胰岛素受体早期磷酸化峰值、胰岛素受体底物蛋白IRS1和IRS2的更显著诱导，Akt的更为显著的激活。

反映在结果上，就是Pdk4−/−PHx小鼠的肝脏/体重比恢复得更快，肝脏DNA复制也更积极。不过凡事有两面，Pdk4缺失也让小鼠出现了更严重的低血糖。

除了调控糖代谢，PDK4与脂肪代谢有关。当它被抑制时，脂质代谢的AMPK/FOXO1/CD36调控轴会被激活，肝脏摄取脂肪酸的能力变强，这些脂肪酸又能给肝再生添一把力[2]。

Science研究：PDK4与肝脏代谢筛选新机制

一篇发表于2024年6月Science的研究，聚焦肝脏再生过程中“代谢灵活性”与线粒体健康的关联，揭示了肝脏通过调控代谢通路筛选健康细胞、保障再生质量的核心机制，为脂肪肝、肝硬化等代谢相关肝病的治疗提供了全新靶点思路[4]。

肝脏再生时，脂肪组织会将脂肪酸“运送到肝脏”，为肝细胞提供能量原料。但当肝细胞ETC（线粒体电子传递链）功能缺陷时，脂肪酸氧化受阻，导致诱导PDK4表达。而PDK4是“丙酮酸脱氢酶（PDH）”的抑制剂，PDH负责将葡萄糖代谢中间产物“丙酮酸”转化为乙酰辅酶A（能量/物质合成的核心原料）。

PDK4激活后，葡萄糖→乙酰辅酶A的通路被阻断，影响肝脏再生。通过这种机制，可以淘汰ETC缺陷细胞，避免其参与肝脏再生。

这篇研究不仅揭示了肝脏再生的“代谢筛选”新机制，还为肝病治疗提供了方向。通过对靶点PDK4的抑制（如使用药物二氯乙酸DCA）可恢复ETC缺陷细胞的“代谢灵活性”，让其重新用葡萄糖合成乙酰辅酶A，从而使肝细胞增殖增殖。这一发现为“线粒体功能异常相关肝病”（如遗传性线粒体肝病、肝硬化）提供了潜在治疗策略。

基因编辑小鼠助力肝脏再生研究

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产品名称	产品编号	品系全称	类型
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Pdk4条件性基因敲除小鼠	S-CKO-09988	C57BL/6JCya-Pdk4em1flox/Cya	Pdk4条件性基因敲除

客户已发表文献（精选）

[1] Yang S, Yan L, Chen L, Su G, Yang L, Gong L, Liu L. Cardiac PDK4 promotes neutrophilic PFKL methylation and drives the innate immune response in diabetic myocardial infarction. Pharmacol Res. 2025 May;215:107731.

[2] Cao X, Guo X, Huang H, Shen H, Zhu J, Gao Y, Liu A, Wang T, Xue Z, Tang C, Ye L, Shao L, Yu Y, Shen Z. Targeting Endothelial PDK4-EndoMT Feedback Loop Mitigates the Development of Thoracic Aortic Dissection in Mice. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2026 Mar 19.

[3] Hua X, Sun Z, Wang C, Cui H, Shan D, Tao M, Cui Z, Chang Y, Bao M, Mo H, Chen X, Song J. Pyruvate Dehydrogenase Kinase 4 Underlies the Metabolic Disorder of Cardiomyocytes in Patients With Hypertrophic Cardiomyopathy From Hypertrophy to Heart Failure. J Am Heart Assoc. 2025 Aug 5;14(15):e041401.