H1.2在米色和棕色脂肪細(xì)胞中高表達(dá)并響應(yīng)溫度刺激[1]
首先,作者檢測(cè)了12周齡的C57BL/6雄鼠的心、肝、腎、肺、腦、脂肪、肌肉、小腸等10個(gè)組織中H1.2的表達(dá)情況。結(jié)果表明,在各個(gè)組織中H1.2的表達(dá)差異較大,在腹股溝處白色脂肪(iWAT)和肩胛骨處棕色脂肪組織(BAT)中表達(dá)最高,并且轉(zhuǎn)錄水平與蛋白表達(dá)水平相似。接下來(lái),為了探究H1.2的表達(dá)量是否和產(chǎn)熱狀態(tài)有關(guān),作者分別在冷刺激和熱中性溫度下檢測(cè)小鼠iWAT和BAT中H1.2的表達(dá)量,發(fā)現(xiàn)冷刺激下H1.2表達(dá)量上升,熱中性溫度下,H1.2表達(dá)量下降。
之后作者分離了iWAT和BAT中的血管基質(zhì)層細(xì)胞(SVF)和成熟脂肪細(xì)胞(MA),發(fā)現(xiàn)H1.2主要在成熟脂肪細(xì)胞中表達(dá)。檢測(cè)體外分化的米色脂肪細(xì)胞和棕色脂肪細(xì)胞中H1.2的表達(dá)量,也發(fā)現(xiàn),H1.2在成熟的脂肪細(xì)胞中表達(dá)量更高,如圖1所示。
為探究H1.2的生理功能,利用H1.2AKO小鼠進(jìn)行了RNA-seq,發(fā)現(xiàn)變化基因集中在PPARα信號(hào)通路(其中,H1.2flox/flox小鼠由賽業(yè)生物提供)。代謝籠監(jiān)測(cè)小鼠的耗氧量,發(fā)現(xiàn)在白天,H1.2AKO小鼠的耗氧量與WT小鼠相比顯著性升高,說(shuō)明H1.2AKO小鼠具有較高的基礎(chǔ)代謝率。此外,在H1.2AKO小鼠iWAT中產(chǎn)熱相關(guān)重要基因Ucp1的轉(zhuǎn)錄水平和蛋白水平都有顯著性升高,而在BAT中沒(méi)有明顯差異,如圖2所示。
H1.2在冷刺激下調(diào)節(jié)iWAT轉(zhuǎn)化[1]
既然H1.2AKO小鼠的產(chǎn)熱基因表達(dá)更高,接下來(lái)作者將小鼠放于6℃的環(huán)境中,檢測(cè)H1.2AKO小鼠和WT小鼠在冷刺激下的產(chǎn)熱情況。發(fā)現(xiàn)H1.2AKO小鼠對(duì)冷刺激更耐受,而在iWAT中過(guò)表H1.2(H1.2OE)的小鼠對(duì)冷刺激更不耐受,如圖3所示。
Il10rα在H1.2AKO小鼠的成熟脂肪細(xì)胞中表達(dá)量下調(diào)[1]
為了尋找H1.2A調(diào)控iWAT產(chǎn)熱的生理機(jī)制,研究人員對(duì)WT小鼠和H1.2AKO小鼠iWAT中的RNA-seq結(jié)果進(jìn)行了分析。將差異基因進(jìn)行GO(Gene Ontology)信號(hào)通路富集,發(fā)現(xiàn)變化最明顯的基因富集在體液免疫方面,包括細(xì)胞識(shí)別、白介素介導(dǎo)的免疫應(yīng)答、B細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)等,暗示H1.2可能通過(guò)調(diào)控iWAT中的免疫細(xì)胞來(lái)影響產(chǎn)熱。qPCR檢測(cè)發(fā)現(xiàn)在H1.2AKO小鼠的iWAT中Il10的轉(zhuǎn)錄水平有顯著性下調(diào),Il10的受體Il10rα的轉(zhuǎn)錄水平也有顯著性下降,而Il10rβ的轉(zhuǎn)錄水平?jīng)]有差異。
為了進(jìn)一步驗(yàn)證H1.2AKO小鼠的iWAT中Il10rα的降低發(fā)生在成熟脂肪細(xì)胞,還是其他細(xì)胞類型,作者從WT和H1.2AKO小鼠iWAT中分離出相應(yīng)的血管基質(zhì)層(SVF)細(xì)胞和成熟脂肪細(xì)胞(MA),分別檢驗(yàn)其中Il10rα的表達(dá)量。結(jié)果表明,H1.2AKO小鼠iWAT中Il10rα的下降主要發(fā)生在成熟脂肪細(xì)胞。冷刺激下也可以看到同樣的現(xiàn)象,如圖4所示。
圖5 H1.2AKO小鼠抵御HFD喂食誘導(dǎo)的肥胖和代謝紊亂[1]
作者還發(fā)現(xiàn),不論是在肥胖的小鼠還是肥胖的人群中,H1.2的表達(dá)量都顯著升高。并且,在高脂食物食物喂養(yǎng)下,H1.2AKO小鼠體重更低,脂肪更少,氧消耗更高,糖代謝更好,產(chǎn)熱基因的表達(dá)水平也更高,伴隨著更低的Il10rα表達(dá)量,如圖5所示。
H1.2AKO小鼠對(duì)代謝的改善作用依賴Il10rα[1]
為了證明H1.2AKO小鼠對(duì)代謝改善的作用依賴于Il10rα,在iWAT中原位注射腺相關(guān)病毒AAV-Il10rα,發(fā)現(xiàn)過(guò)表達(dá)Il10rα后抵消了H1.2AKO小鼠脂肪積累更少,改善糖代謝的作用,說(shuō)明H1.2AKO主要是通過(guò)調(diào)控Il10rα的表達(dá)來(lái)影響產(chǎn)熱和代謝,如圖6所示。