《Frontiers in Endocrinology》：Surgical removal of visceral adipose tissue has therapeutic benefit in male APPNL-F mice
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本研究探索了在阿爾茨海默病(AD)小鼠模型的生命早期（癥狀前）和疾病進展期（癥狀期）進行內(nèi)臟白色脂肪組織(vWAT)手術(shù)切除(VFR)的效果。研究發(fā)現(xiàn)，VFR的代謝和認知改善效果存在顯著的性別和疾病階段依賴性。僅在處于癥狀期的雄性APPNL-F小鼠中，VFR能改善葡萄糖代謝、胰島素敏感性，并提升新穎物體識別(NOR)記憶能力，這與海馬區(qū)學習和記憶相關(guān)標志物的上調(diào)有關(guān)。而雌性小鼠術(shù)后vWAT會迅速再生，且未能獲得認知益處。該研究揭示了脂肪代謝、全身炎癥與AD病理進展之間復雜的相互作用，為針對不同性別和疾病階段的AD干預策略提供了新見解。
引言
阿爾茨海默病(AD)是一種進行性神經(jīng)退行性疾病，其發(fā)病機制復雜，不僅涉及異常蛋白聚集，還包括線粒體功能障礙、氧化應激、細胞衰老和慢性炎癥等多種因素。越來越多的證據(jù)表明，外周器官，特別是內(nèi)臟白色脂肪組織(vWAT)的異常積累，是AD的重要風險因素。vWAT不僅是能量儲存器官，也是一個活躍的內(nèi)分泌器官。中年期vWAT的堆積會導致全身性炎癥、胰島素抵抗、代謝綜合征以及衰老細胞積累，這些都與認知能力下降和AD進展密切相關(guān)。手術(shù)切除vWAT在肥胖和衰老的嚙齒類動物模型中已被證明可以改善代謝狀況。基于此，本研究旨在探究在APPNL-F AD小鼠模型的不同疾病階段進行VFR，是否能夠改善其代謝特征并緩解認知障礙。
材料與方法
本研究使用攜帶人類Aβ瑞典突變(KM670/671NL)和伊比利亞突變(I716F)的APPNL-F基因敲入小鼠。分別在癥狀前期（4月齡，淀粉樣斑塊沉積和認知衰退發(fā)生前）和癥狀期（16月齡，病理進展和功能衰退期）對雄性和雌性小鼠實施VFR手術(shù)（切除附睪/卵巢周圍及腎周脂肪）或假手術(shù)。所有代謝和認知測試在小鼠18月齡時進行。評估指標包括：通過葡萄糖耐量試驗(GTT)和胰島素耐量試驗(ITT)檢測葡萄糖代謝；通過新穎物體識別(NOR)任務評估物體識別記憶；在19月齡時分析身體成分（體重、脂肪質(zhì)量占比）；對肝臟和vWAT進行組織學與基因表達分析（涉及脂質(zhì)生成、脂解、糖代謝、衰老及炎癥相關(guān)基因）；通過ELISA檢測血漿脂聯(lián)素、瘦素和內(nèi)脂素水平；并通過ELISA測定海馬區(qū)可溶性Aβ42水平。
結(jié)果
VFR在癥狀期改善雄性APPNL-F小鼠的物體識別記憶
認知測試結(jié)果表明，VFR的益處具有嚴格的性別和疾病階段特異性。僅在癥狀期（16月齡）接受手術(shù)的雄性APPNL-F小鼠中，其NOR任務的保留指數(shù)和新物體偏好顯著高于假手術(shù)對照組，表明物體識別記憶得到改善。而在癥狀前期（4月齡）接受手術(shù)的雄性小鼠，或任何時間點接受手術(shù)的雌性小鼠中，均未觀察到VFR對記憶的積極影響。
VFR以年齡和性別依賴的方式改變體重和身體成分
身體成分分析顯示，VFR導致vWAT不同程度地再生積累。幾乎所有接受VFR的雌性小鼠（癥狀前期92%，癥狀期100%）都出現(xiàn)了vWAT再生，且質(zhì)量與假手術(shù)組相當。相比之下，只有約50%的雄性小鼠出現(xiàn)vWAT再生。因此，癥狀期雄性VFR小鼠的總體重和總體脂肪百分比（包括棕色脂肪、皮下脂肪和vWAT）均顯著降低，這主要歸因于vWAT再生較少。在癥狀前期雄性小鼠中，盡管vWAT質(zhì)量減少，但總體重與假手術(shù)組無差異，提示可能存在身體成分的其他變化。
再生vWAT的形態(tài)與代謝基因表達呈現(xiàn)性別差異
對再生vWAT的組織學分析發(fā)現(xiàn)，癥狀前期雄性VFR小鼠的脂肪細胞呈現(xiàn)增生表型，即細胞數(shù)量增多、平均內(nèi)徑減小。基因表達分析進一步揭示了代謝重編程的性別差異：
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雌性小鼠：VFR后，其再生vWAT中脂質(zhì)生成關(guān)鍵基因乙酰輔酶A羧化酶(ACC)和脂肪酸合酶(FAS)的表達上調(diào)，而脂解相關(guān)基因蛋白激酶A(PKA)、脂肪甘油三酯脂肪酶(ATGL)和激素敏感性脂肪酶(HSL)的表達下調(diào)。這種“促合成、抑分解”的模式導致了vWAT的快速再生。
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雄性小鼠：在癥狀前期，VFR后vWAT的脂解基因(PKA, ATGL, HSL)表達上調(diào)；而在癥狀期，vWAT的脂質(zhì)生成基因(ACC, FAS)表達則下調(diào)。這種差異化的調(diào)節(jié)可能與觀察到的代謝結(jié)局密切相關(guān)。
VFR對肝臟脂質(zhì)代謝和異位沉積的影響因性別和疾病階段而異
研究人員檢測了肝臟的異位脂質(zhì)沉積。癥狀前期雄性VFR小鼠肝臟總脂質(zhì)百分比顯著升高，并伴有肝臟脂質(zhì)生成基因（ACC、FAS、硬脂酰輔酶A去飽和酶1(SCD1)等）表達的上調(diào)，表明脂質(zhì)從缺失的vWAT轉(zhuǎn)移到了肝臟。相反，癥狀期雄性VFR小鼠的肝臟總脂質(zhì)降低，且單酰基甘油脂肪酶(MGL)表達上調(diào)，提示肝臟脂解增強。雌性小鼠的肝臟脂質(zhì)則在VFR前后無顯著變化。
VFR對葡萄糖代謝的調(diào)節(jié)呈現(xiàn)性別二態(tài)性
與脂質(zhì)代謝的變化一致，VFR對葡萄糖穩(wěn)態(tài)的影響也具有性別特異性：
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癥狀前期雄性小鼠：VFR后空腹血糖升高，葡萄糖耐量受損，肝臟糖異生基因（葡萄糖-6-磷酸酶(G6PC)和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(PEPCK)）表達上調(diào)。同時，血漿脂聯(lián)素和瘦素水平下降，而內(nèi)脂素水平升高，這共同加劇了代謝功能障礙。
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癥狀期雄性小鼠：VFR后胰島素敏感性得到改善，肝臟葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白2(GLUT2)表達上調(diào)。
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雌性小鼠：盡管VFR后肝臟糖酵解（葡萄糖激酶(GCK)）和糖原合成（糖原合酶2(GYS2)）相關(guān)基因表達下調(diào)，但其血糖水平和胰島素敏感性未發(fā)生顯著變化。
VFR對脂肪組織及全身衰老與炎癥的影響
脂肪組織，尤其是vWAT，是衰老細胞負擔最高的組織之一。本研究發(fā)現(xiàn)：
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脂肪組織：在癥狀前期雄性VFR小鼠的vWAT和皮下脂肪(SubQ)中，衰老標志物（p16Ink4α， p21Cip1）和衰老相關(guān)分泌表型(SASP)因子（腫瘤壞死因子α(TNFα)， 白細胞介素-10(IL-10)等）的基因表達增加。癥狀期雌性VFR小鼠的vWAT中p16Ink4α和TNFα表達也增加。
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海馬：在雌性小鼠中，VFR增加了海馬區(qū)p16Ink4α（癥狀前期）和TNFα（兩個階段）的表達。而在雄性小鼠中，海馬的衰老和炎癥標志物未受VFR影響。有趣的是，癥狀期雄性VFR小鼠海馬中與學習和記憶相關(guān)的基因顯著上調(diào)，包括脂聯(lián)素受體(AdipoR)、瘦素受體(LepR)、環(huán)磷酸腺苷反應元件結(jié)合蛋白1(Creb1)和顆粒體蛋白前體(PRGN)。這與其認知功能的改善相符。
VFR對海馬Aβ水平的影響
可溶性Aβ42是AD中與突觸功能障礙相關(guān)的神經(jīng)毒性物質(zhì)。ELISA檢測發(fā)現(xiàn)，僅在癥狀前期的雄性和雌性APPNL-F小鼠中，VFR導致了海馬可溶性Aβ42水平的升高。在癥狀期的小鼠中未觀察到變化。
討論
本研究系統(tǒng)地評估了VFR在AD不同疾病階段對兩性APPNL-F小鼠的影響，得出了明確結(jié)論：VFR的效果具有顯著的性別和疾病階段依賴性。僅在處于癥狀期的雄性小鼠中觀察到了全面的益處，包括代謝改善（減少內(nèi)臟肥胖、降低肝臟脂質(zhì)、增強胰島素敏感性）和認知提升（NOR記憶增強）。這種改善與海馬區(qū)神經(jīng)可塑性和記憶相關(guān)基因的上調(diào)同步。而在癥狀前期進行干預，對雄性小鼠反而產(chǎn)生了有害的代謝后果，包括肝臟異位脂質(zhì)沉積、葡萄糖不耐受以及全身性炎癥加劇，并且未能改善認知。
雌性小鼠對VFR的反應截然不同。無論在任何階段手術(shù)，其vWAT都會迅速再生至接近原有水平，且未表現(xiàn)出代謝或認知方面的獲益。這種性別差異可能源于進化保守的能量平衡策略和性激素對脂肪分布、代謝途徑的不同調(diào)控。例如，雄性傾向于通過增加攝食來補償脂肪損失，而雌性則通過降低產(chǎn)熱和能量消耗來應對，這在本研究的基因表達模式中得到了印證。
研究結(jié)果揭示了脂肪組織動力學、全身代謝與AD病理之間復雜的相互作用。在AD早期（癥狀前期），脂肪的異常積累或再分布可能引發(fā)代謝紊亂和衰老細胞積累，從而加劇AD病理。而在疾病晚期（癥狀期），針對特定性別（雄性）去除多余的致病性脂肪，則可能通過改善代謝狀態(tài)和腦內(nèi)環(huán)境來產(chǎn)生治療效益。這些發(fā)現(xiàn)強調(diào)了在開發(fā)和評估AD干預措施時，必須充分考慮性別和疾病階段因素，也為未來探索針對脂肪代謝的精準AD治療策略提供了重要的臨床前依據(jù)。
