《Molecular and Cellular Endocrinology》：FAM237B, a conserved orexigenic neuropeptide, is regulated by fasting, insulin, and neuroinflammation in mouse hypothalamic NPY/AgRP neurons.
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本研究針對一種新近被識別的下丘腦微肽FAM237B的演化保守性與調控機制進行了系統性探索。為明確其作為促食性神經肽的功能地位，研究人員整合了演化基因組學、單細胞轉錄組學和生理學方法，揭示了FAM237B是比AgRP更為古老的保守肽，在下丘腦弓狀核(ARC)的AgRP神經元中特異性富集，其表達受饑餓上調、胰島素抑制，并可由促炎信號（LPS、IL-6、TNF-α）強烈誘導。該研究將FAM237B定位為一種整合能量狀態與炎癥信號、調控攝食與能量穩態的關鍵分子，為理解肥胖等相關代謝疾病的神經內分泌機制提供了新視角。
“想吃東西”的沖動從何而來？這不僅僅是意志力的問題，更深層的原因埋藏在我們大腦深處一個叫下丘腦的區域。在下丘腦的弓狀核(ARC)中，兩類神經元如同“油門”和“剎車”，精細調控著我們的食欲與能量平衡。一類是共表達神經肽Y(NPY)和刺鼠相關肽(AgRP)的神經元，它們釋放的NPY和AgRP是強烈的“促食信號”；另一類是表達阿黑皮素原(POMC)的神經元，其產物α-黑素細胞刺激素(α-MSH)則是“抑食信號”。這套系統接收著來自血液的葡萄糖、激素（如胰島素、瘦素）等外周信號，從而協調身體對能量狀態的響應。然而，近年來單細胞測序技術揭示，經典的AgRP神經元內部并非鐵板一塊，而是存在顯著異質性。其中，一個特殊的亞群高表達一個名為Gm8773的基因。這個基因最初被誤注釋為長鏈非編碼RNA，但后續研究證實，它實際上編碼一個由139個氨基酸組成、具有分泌功能的微小蛋白質，被命名為FAM237B（亦稱神經分泌蛋白GM, NPGM）。初步證據表明，FAM237B具有促食作用，但其在演化上是否保守、在AgRP神經元中的表達又受哪些關鍵生理信號調控，這些基本問題仍不清楚。解答這些問題，對于確認FAM237B是否為一個真正的、功能性的促食性神經肽至關重要。
為了填補這些知識空白，由Wenyuan He、Emma K. McIlwraith和Denise D. Belsham領導的研究團隊在《Molecular and Cellular Endocrinology》上發表了一項綜合研究。他們旨在驗證兩個核心假說：第一，FAM237B是一個演化上保守的肽，而非小鼠特有的現象；第二，Fam237b在AgRP神經元中的表達，受到與調控Agrp和Npy相同的激素、營養和炎癥信號的調節。為此，他們巧妙地將演化基因組學分析、公共數據庫轉錄組數據挖掘、小鼠下丘腦神經元細胞系模型、動物體內實驗以及原代下丘腦細胞培養等多種方法相結合，系統描繪了FAM237B的特征與調控網絡。
研究人員運用了多項關鍵技術來解答科學問題。在生物信息學分析方面，他們利用比較基因組學和同線性分析探究Fam237b基因的演化歷史，并重新分析了多個公共單細胞與批量RNA測序數據庫，以確定Fam237b在小鼠和人類下丘腦中的表達譜。在細胞與分子生物學層面，研究使用了能夠代表ARC區NPY/AgRP神經元特征的小鼠下丘腦細胞系（如mHypoE-46）以及從C57BL/6NJ小鼠分離的原代下丘腦細胞培養物，通過實時定量逆轉錄聚合酶鏈式反應(RT-qPCR)精確檢測基因表達變化。此外，研究還重新分析了已發表的動物實驗RNA測序數據，以驗證Fam237b在小鼠體內對禁食和胰島素輸注的響應。
3.1. FAM237B是一個保守的演化肽
研究人員首先從演化角度為FAM237B“正名”。他們發現，FAM237B存在于從無頜類脊椎動物（如七鰓鰻）到有頜類脊椎動物直至哺乳動物的漫長譜系中，而AgRP僅出現在有頜類脊椎動物之后。這表明FAM237B在演化上比AgRP更為古老。進一步的序列分析顯示，人類FAM237B蛋白的羧基端區域（大約第70-120位氨基酸）存在高度保守片段，其前方有一個預測的前激素轉化酶切割位點，提示其可能像AgRP一樣，需要被加工成具有生物活性的成熟肽段。同線性分析也證實，Fam237b基因在基因組中的位置（緊鄰Gtpbp10基因）在不同物種間高度保守。這些證據共同確立了FAM237B作為一個古老、序列與基因組位置均高度保守的神經肽的地位。
3.2. FAM237B在小鼠和人類的AgRP神經元中表達
接下來，研究團隊詳細描繪了Fam237b在下丘腦的表達圖譜。對小鼠下丘腦單細胞圖譜的分析顯示，Fam237b的表達主要集中在弓狀核(ARC)和室周核。在ARC內，表達Fam237b的神經元中，平均有77.3%也同時表達Agrp；反之，在Agrp陽性的神經元中，平均有8.9%同時表達Fam237b。這意味著Fam237b高度富集于ARC的AgRP神經元中，并且標記了AgRP神經元中的一個特定亞群。在人類下丘腦樣本中，盡管整體表達水平較低，但數據表明FAM237B在誘導多能干細胞(iPSC)分化為成熟AGRP神經元的過程中表達量隨之上升，提示其與人類AGRP神經元表型成熟存在關聯。
3.3. 禁食上調而胰島素下調AgRP+下丘腦神經元中Fam237b的表達**
這是研究的核心生理調控部分。在模擬NPY/AgRP神經元的mHypoE-46細胞系中，研究人員發現，胰島素和胰島素樣生長因子1(IGF1)能在6小時內顯著抑制Fam237b和Agrp的mRNA水平，而撤除血清（模擬營養剝奪）則會上調Fam237b。值得注意的是，葡萄糖處理能抑制Agrp，但對Fam237b影響不大，暗示二者調控存在細微差別。這些體外發現在動物體內得到了印證：重新分析已發表的測序數據表明，小鼠禁食24小時后，其下丘腦中分選出的NPY神經元內Fam237b和Agrp表達均升高；而通過高胰島素-正常血糖鉗夾術向小鼠輸注胰島素，則會降低整個下丘腦中這兩個基因的表達。這證明Fam237b的表達與機體的能量和胰島素狀態同步變化。
3.4. 胰島素誘導的Fam237b表達下調依賴于PI3K信號通路**
為了探究胰島素下調Fam237b的分子機制，研究人員分析了Fam237b基因位點的調控區域。生物信息學分析顯示，其啟動子區域結合了多種轉錄因子。其中，血清反應因子(SRF)是胰島素信號通路下游的靶點。實驗證實，胰島素能上調mHypoE-46細胞中的SrfmRNA。當使用LY294002抑制磷酸肌醇3-激酶(PI3K)時，胰島素對Srf和Fam237b的抑制作用被完全阻斷；而抑制MAPK/ERK激酶(MEK)則無此效果。這表明胰島素很可能是通過PI3K-SRF信號軸來抑制Fam237b的表達。
3.5. 促炎信號LPS、IL-6和TNF-α上調下丘腦神經元中的Fam237b**
能量平衡與炎癥狀態緊密相連。研究團隊測試了經典神經炎癥信號對Fam237b的影響。結果顯示，在原代下丘腦細胞培養物中，脂多糖(LPS)處理能上調Fam237b；在mHypoE-46細胞中，白細胞介素-6(IL-6)和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)處理也能強烈誘導Fam237b的表達。這與之前在家雞中的研究發現一致，并將FAM237B置于代謝與炎癥信號交匯的節點上。
這項研究通過多層次的證據，得出了一個清晰的結論：FAM237B是一個比AgRP更古老、演化上高度保守的微小肽。它特異性地富集于小鼠下丘腦ARC區AgRP神經元的一個亞群中，并在人類AGRP譜系神經元中可被檢測到。其表達受到能量狀態和炎癥信號的雙重精細調控：在能量負平衡（如禁食）時表達上調，在能量充足（胰島素信號增強）時通過PI3K通路被抑制，同時又能被神經炎癥信號（LPS、IL-6、TNF-α）強烈誘導。
在討論中，作者強調了這項研究的多重意義。首先，它正式將FAM237B確立為一個古老且功能相關的下丘腦神經肽，而不僅僅是一個基因注釋的副產品。其次，研究發現Fam237b與Agrp共享部分調控機制（如對禁食和胰島素的響應），但又在某些方面存在差異（如對葡萄糖和特定炎癥因子的反應），這提示FAM237B陽性神經元可能是AgRP神經元中一個功能特化的亞群，可能通過不同的受體（如孤兒受體GPR83）和神經投射，在攝食調控中扮演獨特角色。最后，也是最重要的一點，該研究將FAM237B定位在代謝調控與神經炎癥的交匯點上。在肥胖、代謝綜合征等狀態下，常伴有慢性的低度炎癥和胰島素抵抗，FAM237B作為同時受這兩種信號調控的分子，有可能成為連接代謝紊亂與中樞神經系統功能改變的關鍵環節。因此，這項研究不僅深化了我們對下丘腦攝食調控環路復雜性的理解，也為未來開發針對肥胖和相關代謝疾病的新型干預策略提供了一個潛在的全新靶點。
