Asgr1-KO 基因敲除小鼠

Asgr1，即Asialoglycoprotein Receptor 1，是一种主要在肝细胞上表达的蛋白质，它属于凝集素家族，是一种多价碳水化合物结合受体，负责识别和清除循环中具有末端半乳糖（Gal）或N-乙酰半乳糖胺（GalNAc）残基的糖蛋白，包括脂蛋白。Asgr1在维持血脂平衡和调节肝脏代谢方面发挥着重要作用。

在人类中，Asgr1的失功能变异体与有利的代谢特征和心血管疾病发病率的降低相关。例如，一项研究指出，Asgr1的del12变异体与降低冠状动脉疾病（CAD）的风险相关，这种益处与其对血浆低密度脂蛋白胆固醇（LDLc）的小幅降低不成比例。这种未解释的益处引发了关于Asgr1变异体潜在多效性影响的讨论。由于Asgr1还与血小板稳态有关，研究人员评估了杂合子ASGR1 del12携带者和对照组的血小板功能。他们还比较了英国生物库中使用孟德尔随机化方法的各种LDLc降低遗传评分的幅度。结果显示，携带者的血小板表面GlcNAC残基显著降低，但血小板聚集能力没有差异。ASGR1基因风险评分（GRS）对CAD和心肌梗塞的相对风险降低幅度为每10mg/dl LDLc降低23%（优势比0.77，95%置信区间0.62-0.96）。这种风险降低幅度与HMCGR、NPC1L1、PCSK9和LDLR基因风险评分的效果相似。与先前报道不同的是，他们没有发现Asgr1基因座中罕见的del12变异体对CAD的多效性影响的证据，因为携带者和对照组的血小板功能没有差异。此外，观察到Asgr1变异体对CAD风险的影响与血浆LDLc水平的降低成正比[1]。

Asgr1还与SARS-CoV-2感染有关。研究发现，ASGR1可以与SARS-CoV-2的刺突蛋白相互作用，并促进SARS-CoV-2假病毒对HeLa细胞的感染。在Huh-7细胞中，同时敲除ACE2和ASGR1可以防止SARS-CoV-2假病毒感染。在永生化THLE-2肝细胞系和原代肝实质细胞中，这些细胞几乎不表达ACE2，SARS-CoV-2假病毒可以成功建立感染。然而，在用ASGR1抗体或靶向ASGR1的siRNA处理后，感染率显著下降，这表明SARS-CoV-2假病毒主要通过ASGR1依赖性机制感染肝实质细胞。这些发现表明，ASGR1是SARS-CoV-2的一个候选受体，可以促进肝实质细胞的感染[2]。

ASGR1缺乏症还会影响脂质代谢和肝脏代谢。研究发现，ASGR1缺乏小鼠在高脂饮食下表现出脂肪组织肥大，内脏脂肪组织（VAT）脂肪积累增加41%，同时脂质代谢途径发生改变。尽管ASGR1-/-小鼠的肝脏与野生型小鼠有相似的脂质积累，但它们表现出肝脏炎症水平升高和线粒体功能下降。ASGR1缺乏症影响肥胖期间的能量稳态，导致血浆脂质水平改善，但VAT脂质积累增加和肝脏损伤[3]。

在ApoE-/-小鼠中，ASGR1缺乏症改善了动脉粥样硬化，但改变了肝脏代谢。ApoE-/-/ASGR1-/-小鼠在16周的西式饮食后，血浆胆固醇和甘油三酯水平低于ApoE-/-小鼠。这与动脉粥样硬化斑块面积和坏死核心形成的减少相关。然而，ApoE-/-/ASGR1-/-小鼠表现出循环免疫细胞水平升高，AST/ALT比值升高，N-糖组谱和肝脏形态没有变化。ApoE-/-/ASGR1-/-小鼠的肝脏在脂质、异生物和胆汁分泌的代谢方面发生了改变，表明肝脏稳态的广泛改变超出了脂质。这些数据表明，ASGR1缺乏症在改善循环脂质代谢和动脉粥样硬化的同时，肝脏损伤恶化。这些发现表明，在考虑将ASGR1作为治疗血脂异常和心血管疾病的药物靶点之前，需要进行更多的评估[4]。

Asgr1的低表达通过INSIG1介导的SREBP信号抑制调节脂质稳态。研究发现，ASGR1突变携带者血浆非高密度脂蛋白胆固醇（非HDL-c）水平显著降低，心血管疾病的风险降低。然而，这种现象背后的机制尚不清楚。研究发现，Asgr1敲除小鼠的血浆脂质谱表现出非HDL-c和甘油三酯（TG）显著降低，这是由于VLDL/LDL的分泌减少和摄取增加。这两种表型与微囊泡甘油三酯转移蛋白和前蛋白转化酶/枯草杆菌蛋白酶9的基因表达下调相关，这两种基因是甾醇调节元件结合蛋白（SREBP）的关键靶基因。此外，由于胰岛素诱导基因1（INSIG1）的表达增加，SREBP被更多地困在内质网中，导致核SREBP（nSREBP）减少。INSIG1是SREBP的锚定蛋白。在不同的模型中进行的过表达和基因敲低干预表明，INSIG1敲低可以独立地逆转ASGR1突变的表型，包括血清总胆固醇、LDL-c、TG和肝脏胆固醇含量增加，以及SREBP信号恢复。ASGR1挽救实验降低了INSIG1并恢复了SREBP网络缺陷，表现为载脂蛋白B分泌改善和LDL摄取减少。这些观察结果表明，INSIG1表达增加是ASGR1缺乏症相关脂质谱变化和nSREBP抑制的关键因素。ASGR1/INSIG1/SREBP轴调节脂质稳态的发现可能为降脂药物开发提供多个潜在靶点[5]。

Asgr1缺乏症通过改善肝脏胰岛素敏感性减轻饮食诱导的系统胰岛素抵抗。胰岛素抵抗是许多代谢紊乱的关键病理基础。研究发现，ASGR1缺乏症降低了血清脂质水平，并降低了冠状动脉疾病的风险。然而，ASGR1是否也参与胰岛素敏感性和葡萄糖代谢的调节网络尚不清楚。研究发现，ASGR1缺乏症改善了小鼠高脂饮食诱导的系统胰岛素抵抗，这主要是由肝脏胰岛素信号增强引起的，而不是肌肉或脂肪组织。在体外实验中，ASGR1-/- HepG2细胞中胰岛素信号传导显著增强。转录组分析和比较表明，ASGR1阴性组和野生型组之间的差异表达基因在胰岛素信号通路中富集，特别是在磷脂酰肌醇3-激酶-AKT信号通路中。值得注意的是，ASGR1缺乏症显著降低了肝脏糖异生和糖原分解。ASGR1缺乏症与代谢应激下肝脏胰岛素敏感性改善相关，肝脏胰岛素抵抗是系统胰岛素抵抗的核心因素，克服肝脏胰岛素抵抗可以显著缓解系统胰岛素抵抗。这表明ASGR1是改善代谢紊乱中系统胰岛素抵抗的潜在干预靶点[6]。

Asgr1的基因定位在17号染色体上，这一发现有助于进一步研究ASGR1的功能和机制[7]。此外，ASGR1已被确定为降低非高密度脂蛋白胆固醇（非HDL-C）的新靶点。研究发现，ASGR1基因中一个罕见的非编码12碱基对（bp）缺失（del12缺失）与血浆非HDL-C水平降低和冠状动脉心脏病（CHD）风险降低密切相关。杂合子携带者在intronic 4的ASGR1中有一个12碱基对的缺失，其非HDL-C水平比非携带者低13.6mg/dl，CHD风险低34%。ASGR1失功能的心脏保护作用出人意料地大于其降低血清胆固醇水平的作用，这表明del12变异体的抗动脉粥样硬化作用超出了降低血清胆固醇水平。这为一种新的途径——唾液酸化途径——可能为心脏病预防和治疗提供了一种新的治疗方法[8]。

此外，Asgr1的缺乏可以减少猪肝对人类血小板的摄取。研究发现，人血小板被猪肝窦内皮细胞上的ASGR1蛋白结合并吞噬。在供体猪中灭活ASGR1基因可以防止异种移植引起的血小板减少症。通过转录激活因子样效应核酸酶（TALENs）靶向猪肝来源细胞中的ASGR1基因。ASGR1缺乏猪细胞用于体细胞核转移（SCNT）。用ASGR1敲除（ASGR1-/-）胎儿成纤维细胞产生健康的ASGR1敲除猪。在ASGR1+/+和ASGR1-/-肝脏中测量人血小板摄取。用TALENs靶向破坏ASGR1基因消除了受体的表达。与普通猪肝相比，ASGR1-/-肝脏在灌注期间摄取的人血小板更少。使用TALENs在肝细胞中靶向破坏ASGR1基因，然后进行SCNT，可以产生健康的ASGR1敲除猪。ASGR1-/-猪的肝脏表现出人血小板摄取减少。ASGR1基因的缺失是一种可行的策略，可以减少猪-人异种移植中的血小板破坏[9]。

最后，SARS-CoV-2相关的ASGR1是一种治疗和识别多种人类癌症的新潜在标记物。研究发现，癌症患者对SARS-CoV-2更敏感，COVID-19患者患有癌症会遭受某些严重并发症。ASGR1最近被确定为SARS-CoV-2在人细胞中的新型受体，然而，关于ASGR1在各种人类癌症中的研究有限。研究发现，与癌症和对照组组织相比，ASGR1在16种不同癌症中的mRNA表达异常（例如，在结肠腺癌中上调，在胆管癌中下调；P < 0.05）。ASGR1与14种癌症的预后相关，例如肾上腺皮质癌（P < 0.05）。该基因也被发现可以作为区分11种癌症的潜在标记物，其准确性适中至高（例如，胆管癌的曲线下面积= 1.000）。ASGR1的表达与某些癌症中的DNA甲基转移酶、错配修复基因、免疫检查点、肿瘤突变负荷水平、微卫星不稳定性和新抗原计数以及免疫浸润水平相关（P < 0.05）。该基因通过影响四个信号通路在多种癌症中发挥作用，例如细胞因子-细胞因子受体相互作用。高ASGR1表达的癌症患者对25种药物敏感，包括ulixertinib。SARS-CoV-2相关的ASGR1是一种新型标记物，可以用于治疗和识别多种人类癌症[10]。

综上所述，Asgr1在维持血脂平衡、调节肝脏代谢、影响动脉粥样硬化发展和SARS-CoV-2感染等方面发挥着重要作用。ASGR1的缺乏与心血管疾病风险的降低、肝脏损伤和肥胖的发展有关。ASGR1还可能成为治疗血脂异常、心血管疾病和某些癌症的潜在靶点。未来的研究需要进一步阐明ASGR1在疾病发生和发展中的作用机制，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。