1.SG诱导体重减轻，同时降低了MASLD疾病的内源生物标志物

作者分析了18例接受SG的患者的BMI和血清学指标（图1A）。与SG前一日基线相比，SG后6个月患者的体重指数（BMI）、血糖等均显著下降，而总胆汁酸和纤维细胞生长因子有上升趋势（图1B-D）。这些数据表明，手术干预可以显著减轻患者的体重，并改善血糖、血脂等代谢指标，同时降低肝脏脂肪堆积和纤维化程度。而饮食限制也能有效缓解肥胖进程，但效果相对较弱。

图1 袖胃切除术能减轻患者体重并改善MASLD

此外，该研究还发现男性患者在手术干预方面受益更大。这些结果为进一步探索肥胖相关疾病的治疗方法提供了重要参考。为了进一步研究肝脏对SG反应所涉及的细胞机制，作者使用高脂饲料喂养雄性大鼠来再现对肥胖相关的MASLD模型的干预（图 2A）。结果发现Sham + DR组和SG组大鼠在干预后的8周内体重增加较少。DR和SG显著抑制了大鼠在13至17周内的体重增加（图 2B）。血清的结果表明，Sham + DR可抑制低密度脂蛋白水平，但可提高高密度脂蛋白水平；SG可显著抑制总胆固醇、低密度脂蛋白等的水平，但可提高高密度脂蛋白等的水平（图 2C）。高脂喂养加剧了肝脏脂质积累，而DR和SG都能显著减少肝脏脂质积累（图 2F和G）。结果表明，DR和SG都能改善肥胖的进展、肝脏脂肪变性和纤维化，而SG是改善全身脂质代谢水平和胆汁酸产生的最有效干预措施。

图2 袖状胃切除术和饮食限制可诱导大鼠模型体重减轻和MASLD改善

2.转录分析结果表明DR和SG术后肝细胞的代谢模式改变

为了研究限制饮食和袖状胃切除术对于肝脏组织和细胞的影响，作者使用sc/sn RNA测序分析对大鼠肝脏样本进行分析。结果发现，与sham组相比，Sham + DR组中NK细胞、B细胞、中性粒细胞和胆管细胞数量较多，导致肝细胞和肝星状细胞比例较低。相反，SG干预导致巨噬细胞比例增加，而DR导致NK细胞比例增加，但肝细胞和星状细胞（HSC）比例下降（图3A）。通过肝细胞及免疫细胞标志物发现，Sham + DR组和SG组中Pnpla3和Gcg的基因表达均被抑制（图 3B）。而与Sham + DR相比，SG组中Cyp2e1、Ppara和Nr1h4（在非肝细胞中）的基因表达增加（图 3C）。通过免疫组化实验发现，在Sham + DR组和SG组中PNPLA3蛋白显著下调，而SG组中表达PPARα的肝细胞增加（图 3D和E），从而证实了SG后肝细胞中蛋白质水平对有益代谢途径的深刻调节。

图3 根据sc/sn转录组表明袖状胃切除术可改善肝脏代谢

随后，作者比较了不同组中实质细胞（图 4A）和免疫细胞（图 4B）中的差异基因。并独创了彩虹图的可视化方法以展示肝脏中不同细胞类型在Sham + DR和SG作用下的转录组影响，即离原点越远的细胞类型受影响越大（图 4C）。结果显示SG对基因上调和下调影响最大的细胞类型是肝细胞，这意味着SG主要通过改变肝细胞功能来影响肝脏脂肪变性。

图4 Sc/sn 转录组分析显示了不同肝细胞中的差异表达基因

随后通过富集分析发现，脂肪酸降解相关基因的表达不仅在肝细胞中有所增加，而且在胆管细胞和内皮细胞（SG vs. Sham）中也有所增加。此外，在Sham + DR和SG的干预下，PPAR信号通路、脂肪酸降解和胆固醇代谢更加明显。而且PPAR信号通路在胆管细胞、内皮细胞和骨髓细胞群中得到了促进（图 5A）。此外，细胞通讯分析发现，与Sham不同的是，Sham + DR和SG都提高了中性粒细胞从免疫细胞接收配体的能力，而SG则提高了胆管细胞向其他细胞释放配体的能力。值得注意的是，与Sham + DR组相比，SG提高了非肝细胞实质细胞（胆管细胞、造血干细胞和内皮细胞）以及免疫细胞（主要是巨噬细胞和中性粒细胞）的相互作用水平（图 5B）。这些结果表明Sham + DR和SG均改善脂肪肝中的肝脏脂质代谢（PPAR相关过程），SG广泛触发肝细胞（包括肝细胞、胆管细胞、内皮细胞和骨髓细胞）的代谢增强。

图5 Sc/sn转录组分析显示了不同肝细胞中上调的丰富通路和细胞相互作用

3.SG通过髓系细胞积聚促进肝脏代谢能力

为了探索肝脏的代谢景观，作者从Sham、Sham + DR和SG组中分别获取了3个代表性的新鲜大鼠肝组织样本，并使用空间代谢组学技术进行分析（图6A）。肝组织的形态特征以及空间分布的代谢物丰度显示，在进行DR或SG处理的脂肪肝中，总代谢物的产生显著减少，表明肝脏代谢活动得到缓解（图3B）。相反，基于不同上调代谢物的总丰度的功能富集分析揭示，与Sham组相比，Sham + DR和SG均增强了脂肪肝中的脂类代谢，可能减轻了肝脏中的脂肪性肝病。

图6 袖状胃切除术和饮食限制提高了脂肪肝的脂质代谢能力

与Sham+DR相比，SG显著提高了亚油酸代谢、脂肪消化吸收和胆固醇代谢的能力（图6C）。因此，本研究基于病理专家的细胞注释（肝细胞、淋巴细胞和髓系细胞）建立了一个深度学习模型进行病理切片图像分析（图7A）。根据该模型对总共18只大鼠肝脏样本中的肝细胞、淋巴细胞和髓系细胞的数量进行了评估。值得注意的是，不同干预措施下总肝细胞中肝细胞的比例没有显著变化（图7B）。在高脂饮食对照组中，与健康对照相比，淋巴细胞比例在Sham组中显著增加，但在Sham+DR和SG组中下降（图7B）。同时，SG增加了髓系细胞的浸润（图7B）。这些结果表明，SG可能通过增强髓系细胞的浸润来改善肝脏代谢能力和修复过程，但也增加了纤维化的潜在风险。

图7 袖状胃切除术促进了与肝脏髓系细胞浸润有关的脂质代谢

图8 袖状胃切除术会诱导髓系细胞的表型改变

SG大鼠肝脏中巨噬细胞的大量积累、体重增加以及代谢谱的改善，表明手术可以诱导髓系细胞驱动肝脏的修复。为了进一步评估肝细胞的表型变化，作者探索了一系列标记物的变化（图9A）。与Sham相比，SG显著上调了肝细胞中Pcna、Ppara等的表达。在Sham+DR和SG中，肝细胞和胆管上皮细胞中的Pcna表达以及HSCs中的Pdgfrb表达均下调。此外，使用细胞轨迹分析模型评估了细胞分化情况，结果表明表明Sham + DR和SG组中Pcna、Cyp2e1和Ppara的表达高于Sham组，而表达量随细胞轨迹的变化而明显变化（图9B）。CK7和白细胞介素（IL）-17A+细胞的免疫染色揭示了导管反应的发生，通常与肝纤维化相关。CK7+细胞因脂肪变性诱导而显著增加，而Sham+DR中则减轻（图9C和D）。同时，高脂喂养显著增加了IL-17A+细胞数量，但在Sham+DR和SG中没有增加（图 9C 和 D）。

图9 饮食限制和袖状胃切除术c细胞和肝星状细胞的细胞分化

鉴于细胞轨迹明显，且表型标记表达各异，作者假设肝细胞亚型存在不同的特征性改变。因此，根据sc/snRNA-seq结果将肝细胞进一步分解成亚群（图 10A）。代谢相关功能富集分析显示了两个不同的组：代谢一组（Met1，包括cluster 6、7 和 10）富集了糖酵解、脂类和药物的代谢过程，而代谢二组（Met2，包括cluster 1、2、3、4、5、8和9）富集了脂肪酸的生物合成（图 10B）。而Met1组中有更多的门脉区肝细胞，而Met2组中有更多的中心区肝细胞（图10C和D）。细胞轨迹分析表明了这两个代谢组的明确分化状态（图 10E）。在Sham组和SG组中，门脉周围表型占肝细胞总数的15-20%，但在Sham + DR组中几乎不存在，这表明DR诱导了肝细胞的表型重塑（图 10F）。SG组肝脏组织中的增殖细胞（Ki67+）多于其他组，这表明SG有很强的肝脏再生潜力（图 10G）。CYP2E1和CYP7A1在Ctrl组、Sham组和SG组中更多地富集在中央区，但在Sham + DR组中分布均匀（图10G和H）。

此外，在Sham和SG组中，脂肪酸、胆汁酸和鞘脂代谢物的空间分布似乎富集在肝门周围区域，但在Sham + DR组中则分布广泛（图 10I）。总而言之，与SG相比，DR可能通过重塑肝脏代谢能力，表现为肝细胞的分区特征的改变，这可能会长远地影响脂肪肝的代谢和再生能力。

图10 饮食限制会损害肝脏周围细胞的分区特征