肝脏SerpinA1通过调节脂肪前体细胞增殖和UCP1表达改善能量和葡萄糖代谢
题目：Hepatic SerpinA1 improves energy and glucose metabolism through regulation of preadipocyte proliferation and UCP1 expression通讯作者：Masaji Sakaguchi单位：熊本大学文献来源：Nature communication 2024；
研究问题本文作者以他莫昔芬诱导的脂肪细胞胰岛阐述了其在增殖前脂肪细胞以及产热和葡萄糖代谢中的作用以及相关分子机制。论文结构1 SerpinA1诱导前脂肪细胞增殖2 SerpinA1诱导棕色和白色脂肪细胞的线粒体活性3 SerpinA1与EphB2形成复合物，促进前脂肪细胞增殖4 SerpinA1通过与EphB2相互作用诱导脂肪细胞褐变5肝脏特异性serpina1过表达转基因小鼠表现出增加的褐变和适应性产热6 SPA1Tg小鼠表现出改善的葡萄糖代谢7五重SerpinA1a-e敲除(SPA1KO)小鼠表现出褐变减少，能量消耗和葡萄糖代谢受损文章内容1 SerpinA1诱导前脂肪细胞增殖在本文通讯作者先前的工作当中认为在有一种肝源性因子促进了他莫昔芬诱导的脂肪细胞胰岛素受体敲除小鼠在停用他莫昔芬之后的正常代谢的恢复，进而作者对他莫昔芬诱导前后的血清进行了蛋白质组学分析，发现血清中serpinA1在注射他莫昔芬三天后水平面贡献增加，这种现象出现在胰岛素受体敲除以及胰岛素受体和胰岛素样生长因子双敲模型中出现，仅敲除胰岛素样生长因子serpinA1未出现变化。进而作者在小鼠各组织中检测了serpinA1的mRNA表达发现其在肝脏中高表达而在其他组织不表达或表达过低，进而作者认为serpinA1可能是肝源性的。同时在体外通过施加serpinA1导致棕色脂肪前体细胞与白色脂肪前体细胞增殖增加。（作者在确定serpinA1来源时仅仅检测了生理状态下的基础表达，可能在病理条件下的情况可能会有所改变）2 SerpinA1诱导棕色和白色脂肪细胞的线粒体活性作者在诱导棕色脂肪成熟后施加serpinA1处理发现，在诸多脂肪细胞相关指标中，serpinA1明显增加了UCP1的mRNA表达以及蛋白水平，最大呼吸耗氧量(OCR)和ATP生成显著增加，同样作者在白色脂肪中发现serpinA1明显增加白色脂肪米脂化，以及相同的UCP1增加和OCR以及ATP合成增加，以上结果说明serpinA1明显增强了棕色脂肪与白色脂肪的线粒体活性，促进白色脂肪米脂化，产热相关基因UCP1表达明显增加。3 SerpinA1与EphB2形成复合物，促进前脂肪细胞增殖为了探究以上现象的分子机制，作者将serpinA1基因带上了3x flag标签并在棕色脂肪中过表达，通过抗flag磁珠将可能与serpinA1有相互作用的蛋白分离出来，同样通过蛋白质组学作者富集到了EphB2蛋白。EphB2蛋白的经典下游信号分子是FAK和Erk1/2，作者在敲除了Eph2B后发现serpinA1促进棕色脂肪前体细胞增殖的效果消失，同时也发现serpinA1增加了FAK与Erk1/2的磷酸化水平，而敲除EphB2后这种效果消失。作者认为SerpinA1通过与EphB2互作影响了FAK与Erk1/2磷酸化进而影响了脂肪细胞前体细胞的增殖。4 SerpinA1通过与EphB2相互作用诱导脂肪细胞褐变作者再次检测了棕色脂肪中UCP1的表达，发现Eph2B敲除导致UCP1表达下调，同时阻断了serpinA1的影响，同样导致了线粒体活性下降。P38参与UCP1表达，同样也是eph2B的下游分子，作者发现serpinA1导致P38磷酸化水平升高，而Eph2B敲除后这种升高消失。作者认为serpinA1通过eph2B影响P38磷酸化进而影响脂肪细胞中UCP1表达。5肝脏特异性serpina1过表达转基因小鼠表现出增加的褐变和适应性产热回归到动物模型中，作者特异性过表达了小鼠肝脏中的serpinA1后发现，过表达小鼠iWAT重量下降，iWAT、pgWAT脂肪细胞直径变小，BAT脂滴变小，同样iWAT与BAT中UCP1表达明显增加，BAT中P38磷酸化水平明显增加。与此同时，过表达小鼠在寒冷刺激下表现出更显著的产热与体温维持能力。而Eph2B敲除则明显阻断这种效果。6 SPA1Tg小鼠表现出改善的葡萄糖代谢作者进一步检测了过表达小鼠的葡萄糖代谢变化，发现过表达小鼠空腹血糖水平更低，葡萄糖耐受性更好，血清胰岛素水平更少，胰岛素耐量实验证明过表达小鼠的胰岛素敏感性更强。HFD模型中过表达小鼠的体重更轻，iWAT重量下降，空腹血糖降低，葡萄糖耐量改善，胰岛素抵抗改善。同样，在HFD并寒冷刺激下，过表达小鼠的UCP1表达明显增加，其耐寒能力明显提高。7五重SerpinA1a-e敲除(SPA1KO)小鼠表现出褐变减少，能量消耗和葡萄糖代谢受损最后作者在小鼠全身敲除了SerpinA1及其同家族基因发现，WAT和BAT中的PRDM16和Tfam显著降低，敲除小鼠的耐寒性明显下降。为了检测serpinA1在脂肪细胞再生中的作用，作者将全身敲除serpinA1小鼠与1中的他莫昔芬诱导小鼠杂交，发现随着他莫昔芬的注射诱导脂肪代谢受损，停用他莫昔芬之后serpinA1敲除小鼠的脂肪组织恢复能力受损，iWAT与BAT重量明显下降，耐寒能力明显下降。同样作者也检测了全身敲除后葡萄糖代谢受损，在HFD模型下serpinA1敲除则表现出明显的体重增加，血糖水平升高，胰岛素抵抗等一系列与先前肝脏特异性过表达相反的结果。研究结论作者认为肝脏来源的serpinA1是BAT和WAT中前脂肪细胞增殖、线粒体活性和UCP1表达的重要循环调节因子。较高水平的SerpinA1促进了小鼠的能量消耗，改善了肥胖和葡萄糖代谢。
创新点与不足
1作者在文章起始部分对于先前的研究过于依赖，一方面是对过去工作的延伸与进一步细致探索，对于自身实验室的整体工作而言，更加传承有序，循序渐进，是很好的发展路径与模式。但另一方面，作为独立文章而言，前期分子的探讨与锁定都依赖于之前的工作则会对文章完整性与创新性有所折扣。同样作者在文中对于具体分子机制的探究既有效又巧合，基本是对于已有经典通路的验证与总结，确实行之有效，但也掩盖了可能存在的新机制与新思路。
2作者在全文中对于脂肪细胞的功能基因的检测范围还是较为广泛的，同时利用他莫昔芬进行时间点控制诱导巧妙地将模型确定在代谢受损后的恢复期，更为细致精准。
3作者全文当中更加偏向于BAT方面的研究，WAT的部分更像是产热相关中其米脂化水平与BAT的活性反映类似效果的进一步的增强举证，在各指标分析中UCP1表达升高自然将方向转为产热无可厚非。如果在此过程中增加转录组学代谢组学的深入分析，进一步细化棕色脂肪与白色脂肪是否以其各自特性在其中发挥不同影响，可能会对serpinA1的更多作用以及影响有更加全面的阐述与理解。