线粒体与心理社会应激相关的人体FGF21调控

Mitochondrial and psychosocial stress-related regulation of FGF21 in humans

作者信息Mangesh Kurade, Natalia Bobba-Alves, Catherine Kelly, Alexander Behnke, Quinn Conklin, Robert-Paul Juster, Michio Hirano, Caroline Trumpff, Martin Picard
PMID41087684
期刊Nat Metab
发布时间2025-10-14
DOI10.1038/s42255-025-01388-6

实验完整度

研究包含急性应激实验、多种激素和代谢指标检测、心理社会量表评估及大队列验证,属于多个证据层级。

主要模型

健康对照者(n = 70) 线粒体疾病患者(n = 40,包括mtDNA缺失和m.3243A>G突变) UK Biobank队列(n = 51,818)

重点核对

急性心理社会应激通过改良版特里尔社会应激测试(TSST)诱发,包括2分钟准备和3分钟演讲。 FGF21检测采用R&D Systems高灵敏度ELISA试剂盒(DF2100)。 FGF21在应激前(-5分钟)及应激后5、10、20、30、60、90、120分钟测量。 MitoD患者具有基因定义的线粒体疾病,包括mtDNA大片段缺失和m.3243A>G突变。

摘要

成纤维细胞生长因子21(FGF21)是一种代谢激素,由禁食、代谢应激和导致线粒体疾病(MitoD)的线粒体氧化磷酸化(OxPhos)缺陷诱导。在这里我们报告,仅急性心理社会应激(无身体劳累)健康对照者血清FGF21平均下降20%(P < 0.0001),而MitoD患者则增加32%(P < 0.0001),表明应激反应与OxPhos能力之间存在功能性FGF21相互作用。我们进一步定义了FGF21与应激相关神经内分泌激素的共激活模式,并报告了FGF21与心理社会因素(与应激和幸福感相关)之间的关联。总体而言,这些结果凸显了FGF21作为应激激素在满足心理社会应激能量需求方面的潜在作用。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
急性心理社会应激是否影响血清FGF21水平,以及该影响是否依赖于线粒体氧化磷酸化能力。
核心机制
急性心理社会应激在健康对照者中抑制FGF21,而在MitoD患者中升高FGF21,提示FGF21与应激反应和OxPhos能力之间存在功能性相互作用,可能作为应激激素参与能量代谢调节。
主要证据
通过改良TSST诱发急性应激,在健康对照者(n=70)和MitoD患者(n=40)中测量血清FGF21;对照组FGF21下降20%(P<0.0001),MitoD组升高32%(P<0.0001)。同时分析了FGF21与应激相关神经内分泌激素的共调节模式,并在UK Biobank队列中验证了与心理社会因素的关联。
研究意义
研究将FGF21从代谢反应性肝因子扩展为心理代谢信号,提示FGF21可能作为心理健康和线粒体功能相关的应激激素,为疾病监测和治疗评估提供潜在生物标志物。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

受试者招募与基线评估

获取健康对照者和MitoD患者的基本特征,并确认FGF21在两组间的差异及与代谢指标的相关性。

招募健康对照者(n=70)和MitoD患者(n=40),进行人体测量、空腹和餐后血样采集,测量FGF21、代谢和身体成分指标。

2

急性心理社会应激(TSST)

评估急性心理社会应激对FGF21水平的影响,并比较健康对照者和MitoD患者的反应差异。

在约13:00进行改良版TSST(2分钟准备+3分钟演讲),在应激前(-5分钟)及应激后5、10、20、30、60、90、120分钟采集血液,测量FGF21水平。

3

激素及代谢指标检测

探讨FGF21与应激相关神经内分泌激素的共调节模式,以及代谢指标的相关性。

采用LC-MS/MS检测血清去甲肾上腺素、肾上腺素、多巴胺、5-羟色胺,以及唾液皮质醇、可的松、DHEA、睾酮;测量空腹时血糖、胰岛素、血脂等代谢指标。

4

心理社会因素评估

探索FGF21水平与慢性心理社会因素(如感知压力、心理幸福感、社会支持等)的关系。

使用标准化问卷评估受试者的心理社会因素,包括压力、创伤、情绪、社会支持等,并与FGF21水平进行关联分析。

5

UK Biobank队列验证

验证小样本研究中FGF21与心理社会因素的关联在大队列中的可重复性。

利用UK Biobank血浆蛋白质组图谱数据(n=51,818),分析FGF21水平与婚姻破裂、经济困难等社会因素的相关性。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
高灵敏度ELISA试剂盒 (DF2100)R&D Systems--
血清促凝管 (BD-367820)BD367820
血清促凝管 (BD-367815)BD367815
唾液采集管Sarstedt51.1534.500
Waters ACQUITY UPLC HHS C18色谱柱 (2.1 × 100 mm, 1.8 μm)Waters--
Waters Xevo TQS质谱仪Waters--
API 5000 QTrap质谱仪AB Sciex6669
InnerScan PRO多频节段式无线身体成分监测仪Tanita--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
受试者招募
健康对照者和MitoD患者的数量和具体基因型
阅读提示:Methods的Participants部分
应激测试
TSST的具体流程(准备时间、演讲时间)
阅读提示:Methods的Procedure部分
血液采样
采血时间点(应激前后)、血清分离和储存条件
阅读提示:Methods的Sample collection and processing部分
FGF21测定
ELISA试剂盒型号、稀释比例、检测波长
阅读提示:Methods的Measures部分
激素测定
LC-MS/MS方法、色谱条件、标准曲线范围
阅读提示:Methods的Measures部分