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同济大学团队发现治疗肥胖症的潜在新靶点

肥胖已成为世界范围内最严重的公共卫生问题之一。最新数据显示,全球肥胖人口已超过10亿。肥胖的根本原因是能量摄入与能量消耗之间的不平衡,而棕色和米色脂肪组织正成为治疗肥胖症的新靶点,因为它们能通过产热来促进能量消耗。

 

近期的研究显示,M2型巨噬细胞能促进脂肪组织产热,但具体机制仍存在争议。近日,同济大学医学院的研究团队发现,阻断parvalbumin(小清蛋白)能促进巨噬细胞向M2型极化,并改善饮食诱导的肥胖。

 

这篇题为“Targeting parvalbumin promotes M2 macrophage polarization and energy expenditure in mice”的论文发表在《Nature Communications》杂志上,提供了治疗肥胖症的一种潜在新策略。

 

肥胖症的潜在新靶点

来源:《Nature Communications

 

研究材料与方法

研究人员采用TMT定量蛋白质组学分析来确定研究靶点。之后,他们在骨髓来源的巨噬细胞(BMDM)和小鼠上开展体外和体内分析。parvalbumin基因敲除小鼠购自赛业生物。他们还构建了表达parvalbumin的腺病毒。在后续的机制分析中,他们使用了pull-down、免疫沉淀、免疫印迹、流式细胞术等多种分析技术。

 

技术路线

01 在比较运动和久坐的小鼠后确定parvalbumin为研究靶点

02 基因敲除和表达分析表明parvalbumin抑制巨噬细胞向M2型极化

03 作为CSF1R的非竞争性拮抗剂,parvalbumin通过M2型巨噬细胞来抑制产热

04 parvalbumin的血清浓度与肥胖呈正相关,对其进行阻断可改善饮食诱导的肥胖

 

研究结果

1.parvalbumin作为循环因子被运动所抑制

运动可增加哺乳动物的能量消耗,有助于达到能量平衡。以往的研究发现,运动导致棕色脂肪组织中的M2型巨噬细胞增加以及M1型巨噬细胞减少。于是,研究团队开始寻找诱导巨噬细胞向M2型极化的调控因子。他们以运动和久坐的小鼠作为研究对象,对其血清样本开展无偏的定量蛋白质组学分析。

 

他们发现,运动导致parvalbumin等多个蛋白显著降低。parvalbumin(PVALB)是EF-hand钙结合蛋白家族中的成员,在小鼠肌肉中高表达。与久坐的小鼠相比,运动小鼠血清内的parvalbumin水平显著下调(图1)。他们还发现,骨髓来源的巨噬细胞经过parvalbumin处理后,M2型标志物的表达被大大抑制,而M1型标志物表达增加。这些结果表明,parvalbumin作为巨噬细胞极化的调控因子,被运动所抑制。

 

肥胖症的潜在新靶点

 parvalbumin被鉴定为M2型巨噬细胞的调控因子[1]

 

为了鉴定循环parvalbumin的功能,研究人员接下来使用了赛业生物提供的雄性parvalbumin KO小鼠。定量PCR分析表明,parvalbumin KO小鼠脂肪组织中的M2型巨噬细胞标志物显著增加。之后,他们通过静脉注射腺病毒将Ad-parvalbumin构建体递送到KO小鼠的肝脏,促使parvalbumin分泌到血清中。一周后,KO小鼠的M2型巨噬细胞显著减少,表明循环的parvalbumin抑制了巨噬细胞向M2型极化。

 

2.parvalbumin通过M2型巨噬细胞抑制产热

M2型巨噬细胞主要是通过IL4-STAT6和MCSF-mTORC2两条信号通路维持的。为此,他们在骨髓来源的巨噬细胞上研究了parvalbumin对这两条通路的影响。令人惊讶的是,parvalbumin不影响IL4诱导的STAT6磷酸化,但大大抑制了MCSF诱导的mTOCR2激活。

 

同时,MCSF诱导的ERK磷酸化也被parvalbumin处理所抑制,表明parvalbumin能够靶向MCSF受体(CSF1R)并影响其下游信号传导。蛋白质相互作用分析证实了parvalbumin与CSF1R之间的相互作用。后续分析表明,parvalbumin作为CSF1R的非竞争性拮抗剂发挥作用。parvalbumin阻断剂阻断了parvalbumin与CSF1R之间的相互作用,并促进巨噬细胞向M2型极化(图2)。

 

肥胖症的潜在新靶点

 parvalbumin阻断剂促进了M2型巨噬细胞极化[1]

 

那么,parvalbumin是否通过M2型巨噬细胞来抑制产热?利用parvalbumin KO小鼠开展分析后,研究人员发现,与对照小鼠相比,KO小鼠的能量消耗显著增加,胰岛素敏感性提高,表明parvalbumin缺失可促进小鼠能量消耗,并防止其发生胰岛素抵抗。相反,在注射Ad-parvalbumin后,KO小鼠的能量消耗显著降低,产热基因表达同样降低,表明循环的parvalbumin拯救了parvalbumin缺陷表型,而且对产热调节而言是关键的。以上的结果表明,parvalbumin通过M2型巨噬细胞抑制产热基因的表达。

 

3.Parvalbumin阻断剂可减轻HFD诱导的肥胖

更重要的是,研究人员还发现,parvalbumin的血清浓度与小鼠和人类肥胖都呈正相关,肥胖人群的parvalbumin血清水平显著高于非肥胖人群。于是,他们推测parvalbumin阻断剂也许是一种有价值的肥胖治疗方法。他们给高脂饮食(HFD)喂养的小鼠注射parvalbumin阻断剂后,观察到小鼠体重的增加显著减少,耗氧率和能量消耗增加,且胰岛素水平显著降低,胰岛素抵抗改善(图3)。这些结果表明,parvalbumin阻断剂在治疗肥胖上有潜在价值,但还需要在人体上进一步评估。

肥胖症的潜在新靶点

 parvalbumin阻断剂减轻了HFD诱导的肥胖[1]

 

研究结论

在这项研究中,研究人员描述了一种新的循环因子parvalbumin,它通过M2型巨噬细胞来抑制产热。作为CSF1R的非竞争性拮抗剂,parvalbumin抑制MCSF诱导的mTORC2激活和M2型巨噬细胞活化。更重要的是,阻断parvalbumin与CSF1R之间的相互作用不仅能挽救M2型巨噬细胞活化、胰岛素敏感性和产热,还改善了小鼠的肥胖。

 

原文检索:

[1] Lin, S., Zhang, A., Yuan, L. et al. Targeting parvalbumin promotes M2 macrophage polarization and energy expenditure in mice. Nat Commun 13, 3301 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-30757-y

 

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S-KO-03949

应用方向:

神经系统,肌肉,细胞骨架,细胞组成,细胞核,生理系统,细胞生物学

打靶方案:

肥胖症的潜在新靶点

 

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品系名称:

C57BL/6J-Pvalbem1(flox)Cya

品系编号:

CKOCMP-19293-Pvalb-B6J-VA

产品编号:

S-CKO-04624

应用方向:

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