瑞金医院团队首次发现人类RSPO1中的突变会导致肥胖

为了研究Wnt相关因子的突变与人类肥胖的关系，研究人员利用全外显子组测序对1994个青少年肥胖病例和2161个健康对照的Wnt相关旁分泌因子进行筛选，发现12例肥胖患者的RSPO1基因携带相同突变（p.R219W/Q）。RSPO1（R-spondin 1）是R-spondin分泌蛋白家族中的一员，可作为Wnt激活剂来增强Wnt信号通路。研究者发现，p.R219W/Q突变体对Wnt信号通路有相对更高的激活作用。

在分析各种器官和细胞系的基因表达谱后，研究者发现RSPO1在白色脂肪组织中特异性高表达。通过对两种小鼠肥胖模型和肥胖受试者的分析，研究者发现RSPO1主要在内脏白色脂肪组织中表达。在进一步分析小鼠单细胞测序数据后，研究者发现Rspo1主要在成纤维细胞中表达，而不是脂肪干细胞。这些结果表明，RSPO1在内脏脂肪中高表达，主要由成纤维细胞产生，其局部水平与肥胖发展呈正相关。

为了研究脂肪组织中RSPO1增加是否会诱导肥胖，研究人员委托赛业生物构建了一种hRSPO1转基因小鼠模型（hRSPO1^Tg）。研究者发现，在以高脂饮食（HFD）喂养时，hRSPO1^Tg小鼠的体重增加比野生型小鼠更多，脂肪含量更高，而O₂消耗和CO₂产生更低（图1），这表明人类RSPO1基因在脂肪组织中的过表达足以减少能量消耗，并促进HFD诱导的肥胖。后续分析发现，脂肪组织中过量的RSPO1表达会抑制线粒体呼吸和棕色/米色脂肪细胞的产热能力。

图1 人源RSPO1过表达促进饮食诱导的肥胖^[1]

为了进一步分析Rspo1的作用，研究人员又构建了Rspo1基因敲除（Rspo1^−/−）小鼠（由赛业生物提供）。以HFD喂养时，这些小鼠的体重比野生型小鼠更轻，全身脂肪量和白色脂肪组织重量也明显减少，表明内源性Rspo1的敲除增加了能量消耗并抵制了HFD诱导的肥胖。当暴露于长期寒冷时，Rspo1^−/−小鼠的白色脂肪组织表现出强烈的褐变程序，UCP1蛋白水平也显著增加。由此可以看出，Rspo1的敲除促进了白色脂肪向棕色脂肪的转化。

在后续的机制分析中，研究者发现RSPO1对线粒体基因表达和米色脂肪细胞产热的抑制作用主要依赖于Lgr4受体，而β-catenin也参与了RSPO1/LGR4对米色脂肪细胞的抑制作用（图2）。Lgr4的敲除以及β-catenin的化学阻断都减弱了RSPO1的抑制作用。这些数据显示，RSPO1通过LGR4经典Wnt/β-catenin信号通路抑制了米色脂肪细胞的线粒体呼吸和产热能力。

图2 人源RSPO1蛋白以Lgr4/β-catenin依赖性的方式抑制米色脂肪细胞产热^[1]

为了进一步明确RSPO1的p.R219W突变在肥胖中的作用，研究人员利用CRISPR-Cas方法构建了p.R219W点突变基因敲入（Rspo1^R219W）小鼠模型（由赛业生物提供）。在HFD条件下，这种小鼠的体重增加比野生型小鼠更多，脂肪含量也更高。在急性寒冷刺激下，Rspo1^R219W小鼠的产热能力下降，白色脂肪细胞的褐变程序也减弱。同时，在Rspo1^R219W小鼠的米色脂肪细胞中，产热和线粒体呼吸相关基因的mRNA表达受到抑制，表明RSPO1 p.R219W突变可抑制产热能力并导致肥胖。

那么，p.R219W/Q突变体是如何发挥病理作用的呢？研究者发现，R219残基位于RSPO1的C端区域，而这个区域含有一些碱性氨基酸残基，形成高密度的正电荷区域，有利于它们与细胞外基质中的硫酸乙酰肝素蛋白聚糖（HSPG）结合，从而限制RSPO1在细胞外基质内的扩散。色氨酸（W）和谷氨酰胺（Q）的替代影响了R219位点的正电荷特征，破坏了RSPO1与细胞外基质的静电相互作用，从而导致更多RSPO1蛋白释放到细胞外空间，过度激活Wnt/β-catenin信号通路（图3）。

图3 RSPO1 p.R219W/Q突变破坏了其与细胞外基质的静电相互作用并激活Wnt通路^[1]

这项研究验证了人类RSPO1基因中的一个功能激活突变（p.R219W）可作为遗传触发器，驱动高脂饮食喂养下的肥胖发生，它可能通过破坏RSPO1与细胞外基质的静电结合而抑制产热能力。阻断RSPO1信号可以促进线粒体呼吸和产热，减少脂肪堆积，这突出了其在治疗人类肥胖症中的意义。

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