Metabolism I p38γ通过调控PKM2介导的代谢重编程及组蛋白乳酰化促进肝纤维化进展

肝纤维化是慢性肝病向肝硬化、肝癌进展的关键病理阶段，全球每年约有200万人死于肝病及肝硬化。晚期肝纤维化持续进展可发展为肝硬化，临床上尚无获批的针对性治疗药物。肝星状细胞（HSCs）活化为分泌基质的肌成纤维细胞，是纤维化发生发展的核心事件；这一过程需要大量能量与生物合成原料，其代谢模式由氧化磷酸化转向有氧糖酵解，呈现出与肿瘤细胞相似的“Warbug效应”。p38 MAPK家族成员p38γ在炎症、代谢与肿瘤中的作用已有报道，但它在HSCs活化与肝纤维化中究竟扮演什么角色？

2026年11月10日，安徽医科大学徐涛教授团队联合哈尔滨医科大学兰天教授、安徽第二医学院吴文涌教授，在代谢内分泌领域顶刊《Metabolism》（中科院1区，Q1，TOP期刊，IF=16.7）杂志在线发表题为Inhibition of p38γ attenuates liver fibrosis progression by alleviating metabolic reprogramming的研究论文，首次揭示：p38γ是肝纤维化的关键驱动因子。机制上，p38γ通过激酶结构域直接结合糖酵解关键酶PKM2，抑制其泛素化降解、促进其磷酸化与核转位，驱动HSCs糖酵解重编程与组蛋白乳酸化，从而促进HSCs表型转化。此外，研究团队通过高通量虚拟筛选发现天然产物西红花苷Ⅰ（Crocin I）是新型p38γ抑制剂，并构建了CREKA肽修饰的脂质体递送系统（CREKA-Lip/Cro），将Crocin I精准递送至活化的HSCs，在动物与类器官模型中实现了安全、高效的抗纤维化效果。

【通讯作者的简介】

徐涛，安徽医科大学 教授，博导，博士后合作导师，社会合作处副处长，曾任铜陵市卫生健康委党组成员 副主任，入选2026年，2025年全球前2%顶尖科学家榜单（World's Top 2% Scientists），安徽省C类人才，合肥市高层次人才C类入选者，2025年安徽省青年基金A类项目（原省杰青），2024年安徽省高校杰青项目，安徽省教育厅优秀青年教师培育项目（重点类）、安徽医科大学青年双培工程人才。2025年获得安徽省教学成果奖特等奖，2019年获得安徽省自然科学奖二等奖，安徽省教学成果一等奖。2020年获得首届安徽医科大学復元科技新星。主持国家自然科学基金，安徽省自然科学基金，安徽省经济发展重大课题，安徽省卫健委软科学研究项目等18项科研项目。发表论文160篇，其中SCI第一作者/通讯作者80余篇，多篇刊登于中科院1区TOP期刊。兼任eGastroenterology 编委，《Oncologie》编委, World Journal of Integrated traditional and western Medicine（WJIM)青年编委，Medicine Advances青年编委，《中国药理学通报》杂志青年编委,《现代药物与临床》杂志青年编委。课题组因发展需要，长期招聘博士及博士后科研人员，热忱欢迎具有肝脏和生物学相关背景，有志于机制探索与药物研究的青年才俊加入，也欢迎本科生和硕士生报考本课题组的研究生。

吴文涌，安徽第二医学院党委委员、副院长，教授，主任医师，博士生导师。从事临床及科研工作20余年，荣获全国卫生健康系统先进工作者、安徽省“特支计划”A类创新人才、江淮名医等荣誉称号。主持国家自然科学基金项目、安徽省自然科学基金面上项目等多项国家及省部级课题。以通讯作者身份在Metabolism、Cell Death Dis、Chem. Eng. J.等杂志发表近40篇高水平研究论文，中文核心期刊论著共计50余篇。

兰天，哈尔滨医科大学药学院教授，博士生导师，博士后合作导师，国家青年岐黄学者，广东省青年珠江学者，近三年连续入选全球前2%顶尖科学家榜单。兰天教授课题组长期致力于脂肪肝、糖尿病、心血管病及痛风等相关代谢性疾病的分子药理学研究和新药研发。在Cell Metabolism, J Hepatol，Hepatology，APSB，Blood，Br J Pharmacol，Phytomedicine等国际学术期刊发表论文90余篇。获4项中国发明专利授权。获“第三届美洲华人肝病学会青年学者研究奖”、世界中医药学会联合会“中医药国际贡献奖-科技进步奖一等奖”、“广东省中西医结合学会杰出青年人才奖”。作为项目负责人主持国家自然科学基金项目5项，参与四大慢病重大专项。担任Chinese Medicine，Liver Research，eGastroenterology等青年编委。课题组长期招聘博士后相关科研人员，欢迎具有药学与生物学相关背景、有志于代谢性疾病药物研发的青年才俊加盟，同时也欢迎本科生和硕士生报考本课题组。

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【摘 要】

肝纤维化是慢性肝病的常见后果，若不加以干预，通常会进一步发展为肝硬化甚至肝细胞癌（HCC）。p38γ是p38丝裂原活化蛋白激酶（p38 MAPKs）家族的四种亚型之一，已被证实参与多种疾病的炎症反应，但其在肝纤维化过程中调控肝星状细胞（HSCs）活化的作用尚不明确。

本研究发现，人和小鼠纤维化肝组织以及活化的LX-2细胞中，p38γ表达均显著升高。敲除p38γ能够显著减轻肝纤维化程度，表现为肝脏中活化HSCs比例降低、上皮-间质转化减弱以及免疫细胞浸润减少。在TGF-β1诱导的LX-2细胞模型中，敲低p38γ能够抑制活化HSCs的增殖及表型转化。

进一步研究发现，抑制p38γ能够降低糖酵解通量和三羧酸（TCA）循环活性，减少糖酵解中间产物及磷酸戊糖途径（PPP）相关代谢物的积累，并改变PPP循环活动。代谢组学分析也显示，经过慢病毒介导的p38γ干预后，培养的LX-2细胞中多种代谢物水平下降。

机制研究表明，p38γ能够通过其激酶结构域直接结合丙酮酸激酶M2（PKM2），促进PKM2磷酸化及其向细胞核转位，同时抑制PKM2泛素化降解，从而增强PKM2介导的糖酵解，导致细胞内乳酸积累。乳酸水平升高进一步增强组蛋白乳酰化修饰，最终促进HSCs的表型转化。药理学激活PKM2的化合物DASA-58能够部分逆转p38γ介导的糖酵解增强及HSCs活化。

鉴于目前尚缺乏有效的p38γ抑制剂，研究进一步通过高通量虚拟筛选发现西红花苷I（Crocin I）是一种新型p38γ抑制剂。给予Crocin I治疗能够改善小鼠肝纤维化病理表现，且具有较好的安全性。此外，对10例患者进行的探索性临床观察显示，接受XHHZGP治疗后，肝纤维化程度呈下降趋势。

综上所述，本研究揭示了p38γ通过调控PKM2介导的细胞内代谢重编程，促进HSCs表型转化并推动肝纤维化进展的分子机制，同时发现Crocin I具有潜在的抗肝纤维化治疗价值。

关键词：肝纤维化；肝星状细胞；p38γ；PKM2；糖酵解。

01

研究背景及科学问题

肝纤维化是多种慢性肝病持续进展的共同病理过程，其主要特征为细胞外基质（extracellular matrix，ECM）过度沉积，严重时可进一步发展为肝硬化甚至肝细胞癌。肝星状细胞（hepatic stellate cells，HSCs）的活化及其向肌成纤维细胞样表型转化是肝纤维化发生发展的关键环节。近年来，研究发现，HSCs的持续活化不仅依赖于经典促纤维化信号通路，还与细胞代谢重编程密切相关，尤其是糖酵解增强及乳酸积累能够为HSCs活化提供代谢支持。

丝裂原活化蛋白激酶p38γ（p38 gamma，p38γ）是p38 MAPK家族的重要成员，参与细胞增殖、炎症反应及代谢调控。丙酮酸激酶M2（pyruvate kinase M2，PKM2）是糖酵解过程中的关键限速调控酶，其活性、磷酸化状态及亚细胞定位能够影响细胞代谢状态。此外，糖酵解产生的乳酸不仅是代谢产物，还能够通过组蛋白乳酰化（histone lactylation）参与表观遗传调控，影响细胞功能及表型转化。然而，p38γ是否通过调控PKM2介导的糖酵解及乳酸相关表观遗传修饰，促进HSCs活化和肝纤维化，目前尚缺乏系统性研究。

因此，研究团队围绕p38γ在肝纤维化中的作用，整合临床肝组织、动物模型、细胞实验、代谢组学及分子机制研究，进一步探索p38γ调控PKM2稳定性及糖酵解代谢重编程的作用机制，并通过药物筛选寻找潜在的抗肝纤维化干预策略。

科学问题

1. p38γ是否参与肝纤维化的发生发展？p38γ在患者纤维化肝组织、动物模型及活化HSCs中是否表达升高？抑制或敲除p38γ能否减轻肝纤维化？

2. p38γ通过何种机制调控HSCs代谢重编程？p38γ是否通过与PKM2直接相互作用，调节其磷酸化、核转位及泛素化降解，从而影响糖酵解及其他代谢通路？

3. p38γ介导的代谢重编程是否通过乳酸及组蛋白乳酰化促进HSCs活化？糖酵解增强和乳酸积累能否进一步促进组蛋白乳酰化，进而调控HSCs表型转化及促纤维化基因表达？

4. 靶向PKM2能否逆转p38γ介导的促纤维化作用？通过药理学调节PKM2活性，能否改变糖酵解水平及HSCs活化状态，从而验证PKM2在p38γ下游代谢调控中的作用？

5. 靶向抑制p38γ能否成为肝纤维化的潜在治疗策略？能否通过虚拟筛选发现p38γ抑制剂，并利用动物实验及初步临床观察评价其抗肝纤维化潜力？

02

重要发现及亮点

首先，为评估p38γ与肝纤维化进展的相关性，团队分析了GSE14323、GSE55747公共转录组数据，发现肝硬化与纤维化患者肝组织中p38γ表达显著升高，ROC曲线分析提示其对肝纤维化具有预测价值。临床肝纤维化患者肝组织RNA-seq共鉴定出1950个差异表达基因，p38γ显著上调；H&E、Masson、天狼猩红染色与α-SMA、Collagen I免疫组化确认了不同纤维化分期的代表性，双免疫荧光显示p38γ主要富集于α-SMA阳性活化的HSCs，并随纤维化分期加重而升高。在CCl₄与BDL两种模型中，肝组织与原代HSCs的p38γ mRNA和蛋白水平同步升高，且与α-SMA、Collagen I、TIMP-1表达正相关。为进一步明确受影响的细胞群，团队对rAAV8-NC与rAAV8-p38γ小鼠肝非实质细胞进行单细胞RNA-seq，鉴定出内皮细胞、肝细胞、HSCs、巨噬细胞等10个主要细胞群，p38γ在HSCs与肝细胞群中下调最为明显；HSCs可分为静息态qHSCs与活化态aHSCs，敲低p38γ显著降低aHSCs比例，并下调Acta2、Col1a1、Tagln等活化相关基因。以上结果说明，p38γ主要在活化的HSCs中选择性上调，并与纤维化进展高度相关。

接下来，为确认p38γ在肝纤维化中的因果作用，团队构建了三种模型：HSCs条件性敲除（HSC-p38γ-KO）、全身敲除（p38γ KO）以及rAAV8-shRNA介导的肝内敲低。在CCl₄与BDL诱导的纤维化中，敲除或敲低p38γ均显著减轻肝损伤与胶原沉积：H&E、Masson、天狼猩红染色显示的纤维化面积缩小，α-SMA与Collagen I免疫组化信号减弱，血清ALT、AST水平下降，肝组织α-SMA、Collagen I、TIMP-1的mRNA与蛋白表达下调。HSC条件性敲除与全身敲除的抗纤维化效果无显著差异，提示p38γ的促纤维化作用主要经由HSCs实现。在TGF-β1诱导的LX-2细胞中，敲低p38γ抑制增殖、促进凋亡并降低活化标志物表达，过表达则作用相反。

为阐明分子机制，团队以免疫共沉淀联合质谱（IP-MS）寻找p38γ在HSCs中的结合蛋白，锁定糖酵解限速酶PKM2。Co-IP、GST pull-down与共定位实验证实二者直接结合；截短体实验进一步定位：p38γ的激酶结构域与PKM2的A+B结构域或C端结合。p38γ并不改变PKM2的mRNA水平，但显著延长其蛋白半衰期、抑制蛋白酶体途径的降解，并降低PKM2的泛素化水平。同时，敲低p38γ降低PKM2第37位丝氨酸（S37）的磷酸化及核内PKM2水平，过表达则增强其磷酸化与核转位。

代谢层面，p38γ敲低后HSCs中HK2、PDK2、LDHA等关键糖酵解酶表达下降，细胞外酸化率（ECAR）与糖酵解能力降低。以U-13C6葡萄糖进行稳定同位素示踪，敲低p38γ的LX-2细胞中糖酵解与磷酸戊糖途径（PPP）中间产物的13C标记比例升高，而三羧酸（TCA）循环中间产物降低（图5B-G），提示葡萄糖碳流由TCA循环转向PPP；稳态代谢组同时显示糖酵解、TCA与PPP代谢物水平整体下降，ATP含量与线粒体耗氧能力（OCR）降低，NADPH/NADP⁺比值升高。标记增加与丰度下降并不矛盾：前者反映葡萄糖来源碳的掺入，后者反映生成与消耗的平衡，二者共同提示葡萄糖周转加快，但仍不足以代偿线粒体氧化磷酸化受损带来的能量缺口。

那么，PKM2驱动的糖酵解如何转化为纤维化表型？团队用PKM2激活剂DASA-58处理p38γ过表达的LX-2细胞，糖酵解与HSC活化被明显逆转；而磷酸化缺陷的PKM2 S37A突变体无法恢复p38γ敲低细胞的糖酵解与促纤维化表型，说明S37位点依赖的PKM2磷酸化是该轴的功能节点。进一步研究发现，p38γ-PKM2轴促进胞内乳酸蓄积，并增强组蛋白H3K18乳酸化（H3K18la）；ChIP-qPCR显示H3K18la富集于α-SMA与Collagen I的启动子区，敲低p38γ后富集显著下降。这为“代谢重编程—表观遗传修饰—纤维化基因转录”的串联提供了直接证据。

在治疗层面，由于此前没有p38γ特异性小分子抑制剂，团队基于p38γ核心结构对天然产物库进行高通量虚拟筛选，从排名前20的候选化合物中发现西红花苷Ⅰ（Crocin I）对p38γ蛋白的抑制作用最强。分子对接显示Crocin I与p38γ的ATP口袋通过GLU181、GLN177、GLY157、MET112、ARG192形成9个氢键；表面等离子共振测定其结合解离常数KD为1.021 μM，细胞热位移实验（CETSA）进一步证实其与p38γ结合。Crocin I对p38α、p38β、p38δ及JNK、ERK无明显抑制作用，并可降低p38γ下游p-PKM2水平。为提高靶向性，团队用对纤维连接蛋白具有高亲和力的CREKA肽修饰PEG化脂质体，构建CREKA-Lip/Cro，粒径约90 nm、形态均一；体外摄取与离体成像显示其在纤维化肝脏中的富集显著增强。在CCl₄诱导的纤维化小鼠中治疗6周，CREKA-Lip/Cro显著减少胶原沉积，降低血清ALT、AST及α-SMA、Collagen I、TIMP-1表达，效果优于等剂量游离Crocin I，且主要脏器H&E染色未见明显损伤。

团队还在TGF-β1诱导的人肝类器官中验证了上述结论：敲低p38γ或给予Crocin I均可减轻类器官损伤与胶原沉积，下调Collagen I、α-SMA、TIMP-1表达。在此基础上，团队对以Crocin I为主要成分的成药西红花总苷片（XHHZGP）开展了探索性临床观察：10例肝纤维化患者连续服用8周后，ALT、AST、TBIL、GGT、ALB等肝功能指标及瞬时弹性成像测得的肝硬度值（LSM）出现变化，部分患者超声下肝表面形态与实质回声亦有改变。需要强调的是，该观察为小样本、开放、单臂、非对照研究，干预周期短，且XHHZGP为多组分制剂，未开展Crocin I的药代动力学与定量组成分析，因此这些变化不能归因于Crocin I，也不能据此得出临床疗效结论，仅提示值得在严格设计的随机对照试验中进一步验证。

全文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0026049526003549

【贡献】★★★★★

本研究揭示了p38γ是肝纤维化的关键驱动因子，并完整勾勒出“p38γ—PKM2—糖酵解—组蛋白乳酸化”的作用链条：p38γ在活化的HSCs中显著上调，经激酶结构域直接结合PKM2，抑制其泛素化降解、促进S37磷酸化与核转位，增强PKM2介导的糖酵解，胞内乳酸蓄积抬升H3K18la并在α-SMA、Collagen I启动子区富集，最终驱动HSCs表型转化与基质沉积；HSCs条件性敲除与rAAV8敲低均可在CCl₄与BDL模型中减轻纤维化。靶向该轴的西红花苷Ⅰ及CREKA肽修饰脂质体递送系统在动物与类器官模型中安全有效，为难治性肝纤维化提供了新的治疗靶点与候选干预策略。

徐涛教授课题组长期致力于研究肝脏疾病中的分子机制与药物干预，尤其是在肝脏炎癌转化方面。此外近期徐涛教授课题组系统总结了代谢性肝病的研究进展，也将于2027年1月在线出版（Int J Biol Sci 2027; 23(2):753-773.）。

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