肥胖已成為全球性的健康挑戰(zhàn)，它不僅影響體型，更會引發(fā)一系列代謝性疾病，如胰島素抵抗和2型糖尿病。在人體內(nèi)，白色脂肪負(fù)責(zé)儲存能量，而棕色和米色脂肪則像“燃燒小馬達(dá)”，能夠通過產(chǎn)熱消耗能量，對抗肥胖。米色脂肪尤其具有吸引力，因?yàn)樗�可以在白色脂肪中被“激活”產(chǎn)生，具有可誘導(dǎo)的特性。然而，隨著年齡增長和肥胖的發(fā)生，米色脂肪的生成能力會顯著下降，這背后的機(jī)制卻一直不甚明了。先前的研究表明，雌激素（E2）水平在衰老和肥胖狀態(tài)下會降低，并且與脂肪功能減退有關(guān)，但其在肥胖背景下對米色脂肪的具體調(diào)控機(jī)制，尤其是通過何種細(xì)胞和分子通路發(fā)揮作用，仍是未解之謎。為了解決這些問題，研究人員在《SCIENCE ADVANCES》上發(fā)表了他們的最新研究成果。

為了開展這項(xiàng)研究，研究人員運(yùn)用了多種關(guān)鍵技術(shù)方法。他們構(gòu)建了多種轉(zhuǎn)基因小鼠模型，包括利用他莫昔芬誘導(dǎo)的Sma-Cre^ERT2工具鼠進(jìn)行脂肪祖細(xì)胞譜系追蹤和條件性基因敲除/過表達(dá)。研究團(tuán)隊(duì)對小鼠進(jìn)行了高脂飲食誘導(dǎo)以模擬人類肥胖，并施以冷刺激來激發(fā)米色脂肪生成。通過體內(nèi)藥理學(xué)干預(yù)（如補(bǔ)充E2、NMN、重組IL-33或中和抗體）和詳細(xì)的代謝表型分析（包括間接測熱法、葡萄糖耐量測試和體成分分析），他們評估了代謝指標(biāo)的變化。在細(xì)胞水平，他們分離了脂肪組織的基質(zhì)血管組分進(jìn)行體外米色脂肪分化培養(yǎng)。此外，還采用了染色質(zhì)免疫共沉淀、蛋白質(zhì)印跡、實(shí)時(shí)定量PCR、免疫熒光染色、流式細(xì)胞術(shù)以及測量NAD⁺水平等分子生物學(xué)技術(shù)來闡明機(jī)制。研究還納入了少量人類皮下脂肪樣本進(jìn)行初步驗(yàn)證。

研究人員發(fā)現(xiàn)，肥胖雄性小鼠血清E2水平顯著降低。給高脂飲食喂養(yǎng)的肥胖小鼠補(bǔ)充E2后，其在冷暴露下的體溫調(diào)節(jié)能力增強(qiáng)，脂肪減少更明顯，能量消耗增加，葡萄糖耐量改善。組織學(xué)分析和基因表達(dá)檢測表明，E2處理特異性地增強(qiáng)了米色脂肪相關(guān)基因（如Ucp1）的表達(dá)和UCP1蛋白陽性米色脂肪細(xì)胞的形成，而這種作用依賴于冷刺激。體外實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)，E2直接作用于從肥胖小鼠分離的脂肪祖細(xì)胞，促進(jìn)其向米色脂肪分化，而非白色脂肪。

利用Sma-Cre^ERT2; R26R^RFP報(bào)告小鼠進(jìn)行譜系追蹤，研究發(fā)現(xiàn)高脂飲食導(dǎo)致脂肪組織中Sma⁺祖細(xì)胞數(shù)量減少，并且其分化為米色脂肪的能力受損。E2治療能夠恢復(fù)肥胖小鼠體內(nèi)Sma⁺祖細(xì)胞的豐度及其生成UCP1陽性米色脂肪細(xì)胞的能力。體外實(shí)驗(yàn)也驗(yàn)證了E2對Sma⁺祖細(xì)胞分化的直接促進(jìn)作用。

蛋白質(zhì)印跡分析顯示，肥胖小鼠脂肪組織中ERα蛋白水平下降，而ERβ無變化。通過在Sma⁺細(xì)胞中特異性敲除ERα或ERβ，研究發(fā)現(xiàn)缺失ERα?xí)�損害小鼠的冷誘導(dǎo)產(chǎn)熱、葡萄糖耐量以及米色脂肪生成，并導(dǎo)致Sma⁺祖細(xì)胞數(shù)量和 thermogenic 基因表達(dá)下降；而缺失ERβ則無明顯影響。體外分化實(shí)驗(yàn)也表明，ERα缺失會損害Sma⁺祖細(xì)胞分化的米色脂肪細(xì)胞的線粒體呼吸功能。

E2處理能上調(diào)肥胖小鼠脂肪組織中Nampt及其下游基因的表達(dá)。ERα敲除，而非ERβ敲除，會降低Nampt等基因的表達(dá)和NAD⁺水平。染色質(zhì)免疫共沉淀實(shí)驗(yàn)證實(shí)ERα直接結(jié)合到Nampt基因啟動子區(qū)的雌激素反應(yīng)元件上，從而調(diào)控其轉(zhuǎn)錄。

補(bǔ)充NAMPT的下游代謝物NMN，可以模擬E2的有益效果，改善肥胖小鼠的體溫調(diào)節(jié)、減少脂肪量、提高能量消耗和葡萄糖耐量，并促進(jìn)米色脂肪生成和Sma⁺祖細(xì)胞向米色脂肪的分化。

通過在Sma⁺細(xì)胞中特異性過表達(dá)NAMPT，研究人員發(fā)現(xiàn)即使不給予外源性藥物，也能有效恢復(fù)高脂飲食肥胖小鼠的米色脂肪生成能力，改善葡萄糖耐量，證明NAMPT在脂肪祖細(xì)胞中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

機(jī)制探索表明，E2和ERα能上調(diào)Il33 mRNA表達(dá)。NAMPT過表達(dá)會抑制STAT1磷酸化，從而增加IL-33的表達(dá)；而NAMPT敲除則效果相反。功能拯救實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，用中和抗體阻斷IL-33會消除NAMPT過表達(dá)對米色脂肪生成的促進(jìn)作用；反之，補(bǔ)充重組IL-33蛋白則能挽救NAMPT敲除導(dǎo)致的米色脂肪生成缺陷。這表明IL-33是NAMPT下游的關(guān)鍵效應(yīng)因子。

細(xì)胞增殖實(shí)驗(yàn)顯示，NAMPT過表達(dá)能增強(qiáng)Sma⁺祖細(xì)胞的增殖能力，表現(xiàn)為Ki67陽性細(xì)胞比例增加，而IL-33中和抗體可阻斷此效應(yīng)。相反，NAMPT敲除則抑制細(xì)胞增殖，且外源IL-33無法完全挽救此缺陷，說明NAMPT主要通過IL-33促進(jìn)祖細(xì)胞增殖，但其本身的功能不可或缺。

初步的人體樣本分析顯示，肥胖個體皮下脂肪組織中ERα和NAMPT的mRNA表達(dá)水平顯著低于瘦個體，且與體重指數(shù)呈負(fù)相關(guān)。體外培養(yǎng)人脂肪祖細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，E2或NMN處理能增強(qiáng)其米色脂肪分化的能力。

本研究系統(tǒng)闡明了在肥胖狀態(tài)下，雌激素水平下降導(dǎo)致脂肪祖細(xì)胞中ERα活性減弱，進(jìn)而減少對Nampt基因的轉(zhuǎn)錄激活，降低了NAD⁺生物合成和IL-33信號通路的活性，最終損害了脂肪祖細(xì)胞的增殖和分化為米色脂肪的能力。研究人員成功鑒定出一條前所未有的ERα/NAMPT/IL-33信號軸，該軸心在維持脂肪祖細(xì)胞功能和米色脂肪產(chǎn)熱能力中扮演著核心角色。

這項(xiàng)研究的重大意義在于：首先，它揭示了肥胖和衰老導(dǎo)致米色脂肪功能衰竭的一個共同機(jī)制通路，即NAMPT/IL-33軸的功能障礙。其次，研究明確了ERα在脂肪祖細(xì)胞中具有不可或缺的細(xì)胞自主性作用，而ERβ則主要參與棕色脂肪組織的UCP1非依賴性產(chǎn)熱途徑的調(diào)控，這為開發(fā)選擇性雌激素受體調(diào)節(jié)劑提供了精準(zhǔn)靶點(diǎn)。第三，研究通過藥理學(xué)補(bǔ)充NMN或靶向IL-33能夠有效恢復(fù)米色脂肪生成，這為治療肥胖及其相關(guān)代謝綜合征提供了新的、有潛力的干預(yù)策略。最后，在人類脂肪組織中的初步驗(yàn)證結(jié)果暗示了該通路在人類生理和病理中的相關(guān)性，增強(qiáng)了其臨床轉(zhuǎn)化前景。

總之，這項(xiàng)研究不僅深化了對米色脂肪生物學(xué)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的理解，更重要的是為對抗肥胖相關(guān)的代謝疾病開辟了新的治療思路。