ABSTRACT Hepatic steatosis associated with high fat diets, obesity and type 2 diabetes is thought to be the major driver of severe liver inflammation, fibrosis, and cirrhosis. Cytosolic acetyl-coenzyme A (AcCoA), a central metabolite and substrate for de novo lipogenesis (DNL), is produced from citrate by ATP-citrate lyase (ACLY) and from acetate through AcCoA synthase short chain family member 2 (ACSS2). However, the relative contributions of these two enzymes to hepatic AcCoA pools and DNL rates in response to high fat feeding is unknown. We report here that hepatocyte-selective depletion of either ACSS2 or ACLY caused similar 50% decreases in liver AcCoA levels in obese mice, showing that both pathways contribute to generation of this DNL substrate. Unexpectedly however, the hepatocyte ACLY depletion in obese mice paradoxically increased total DNL flux measured by D2O incorporation into palmitate, while in contrast ACSS2 depletion had no effect. The increase in liver DNL upon ACLY depletion was associated with increased expression of nuclear sterol regulatory element-binding protein 1c (SREBP1c) and of its target DNL enzymes. This upregulated DNL enzyme expression explains the increased rate of palmitate synthesis in ACLY depleted livers. Furthermore, this increased flux through DNL may also contribute to the observed depletion of AcCoA levels due to its increased conversion to Malonyl CoA (MalCoA) and palmitate. Together, these data indicate that in HFD fed obese mice, hepatic DNL is not limited by its immediate substrates AcCoA or MalCoA, but rather by activities of DNL enzymes.

Abstract Circulating lactate is a fuel source for liver metabolism but may exacerbate metabolic diseases such as nonalcoholic steatohepatitis (NASH). Indeed, haploinsufficiency of lactate transporter monocarboxylate transporter 1 (MCT1) in mice reportedly promotes resistance to hepatic steatosis and inflammation. Here, we used adeno-associated virus (AAV) vectors to deliver thyroxin binding globulin (TBG)-Cre or lecithin-retinol acyltransferase (Lrat)-Cre to MCT1 fl/fl mice on a choline deficient, high fat NASH diet to deplete hepatocyte or stellate cell MCT1, respectively. Stellate cell MCT1KO (AAV-Lrat-Cre) attenuated liver type 1 collagen protein expression and caused a downward trend in trichrome staining. MCT1 depletion in cultured human LX2 stellate cells also diminished collagen 1 protein expression. Tetra-ethylenglycol-cholesterol (Chol)-conjugated siRNAs, which enter all hepatic cell types, and hepatocyte-selective tri-N-acetyl galactosamine (GN)-conjugated siRNAs were then used to evaluate MCT1 function in a genetically obese NASH mouse model. MCT1 silencing by Chol-siRNA decreased liver collagen 1 levels, while hepatocyte-selective MCT1 depletion by AAV-TBG-Cre or by GN-siRNA unexpectedly increased collagen 1 and total fibrosis without effect on triglyceride accumulation. These findings demonstrate that stellate cell lactate transporter MCT1 significantly contributes to liver fibrosis through increased collagen 1 protein expression in vitro and in vivo , while hepatocyte MCT1 appears not to be an attractive therapeutic target for NASH.

Nonalcoholic steatohepatitis (NASH) is a malady of multiple cell types associated with hepatocyte triglyceride (TG) accumulation, macrophage inflammation, and stellate cell-induced fibrosis, with no approved therapeutics yet available. Here, we report that stellate cell fatty acid synthase (FASN) in de novo lipogenesis drives the autophagic flux that is required for stellate cell activation and fibrotic collagen production. Further, we employ a dual targeting approach to NASH that selectively depletes collagen through selective stellate cell knockout of FASN (using AAV9-LRAT Cre in FASNfl/fl mice), while lowering hepatocyte triglyceride by depleting DGAT2 with a GalNac-conjugated, fully chemically modified siRNA. DGAT2 silencing in hepatocytes alone or in combination with stellate cell FASNKO reduced liver TG accumulation in a choline-deficient NASH mouse model, while FASNKO in hepatocytes alone (using AAV8-TBG Cre in FASNfl/fl mice) did not. Neither hepatocyte DGAT2 silencing alone nor FASNKO in stellate cells alone decreased fibrosis (total collagen), while loss of both DGAT2 plus FASN caused a highly significant attenuation of NASH. These data establish proof of concept that dual targeting of DGAT2 plus FASN alleviates NASH progression in mice far greater than targeting either gene product alone.