催产素能交感神经元群体控制脂肪分解

Control of lipolysis by a population of oxytocinergic sympathetic neurons

作者信息Erwei Li, Luhong Wang, Daqing Wang, Jingyi Chi, Zeran Lin, Gordon I Smith, Samuel Klein, Paul Cohen, Evan D Rosen
PMID38093006
期刊Nature
发布时间2024-01
DOI10.1038/s41586-023-06830-x

实验完整度

包含体外脂肪细胞实验、人体脂肪组织外植体实验、体内小鼠模型(OxtrΔAd和OxtΔTH小鼠)以及机制验证(ERK通路、蛋白磷酸化),多层级证据链完整。

主要模型

小鼠原代脂肪细胞 人脂肪组织外植体 脂肪细胞特异性Oxtr敲除小鼠(OxtrΔAd) 交感神经元特异性Oxt敲除小鼠(OxtΔTH)

重点核对

脂肪细胞中OXTR表达的验证(mRNA和蛋白水平) OXT对脂肪分解的直接作用(体外和体内) OXT增强ISO诱导的脂肪分解(协同效应) 交感神经元中OXT的表达(免疫共定位和逆行病毒示踪) OxtΔTH小鼠中脂肪分解减少的表型

摘要

催产素(OXT),一种由下丘脑产生并由垂体后叶释放的九氨基酸肽,在分娩、哺乳和社会行为中具有公认的作用,并已成为自闭症和精神分裂症等疾病的有趣治疗靶点。外源性OXT也被证明对体重、脂质水平和葡萄糖稳态有影响,提示其可能对代谢疾病也具有治疗潜力。然而,内源性OXT是否参与代谢稳态尚不清楚。在这里,我们表明OXT是小鼠和人类脂肪组织脂肪分解的关键调节因子。此外,OXT有助于β-肾上腺素能激动剂完全促进脂肪分解的能力。最令人惊讶的是,这些代谢作用中OXT的相关来源是一群先前未被识别的酪氨酸羟化酶(TH)阳性交感神经元。我们的数据揭示,来自外周神经系统的OXT是脂肪和全身代谢的内源性调节因子。

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
内源性催产素是否参与脂肪组织的脂肪分解调节,以及其来源和机制是什么?
核心机制
OXT通过激活脂肪细胞中的ERK信号通路,增强β-肾上腺素能激动剂诱导的PKA介导的PLIN1磷酸化,从而促进脂肪分解。
主要证据
在体外脂肪细胞中,OXT激活ERK并增强ISO诱导的脂肪分解,MEK/ERK抑制剂阻断此效应;在体内,OxtrΔAd和OxtΔTH小鼠脂肪分解受损,且交感神经元中OXT缺失减少ISO诱导的脂肪分解。
研究意义
该研究首次揭示了外周交感神经元来源的OXT是脂肪组织脂肪分解的重要调节因子,为基于OXT的代谢疾病治疗提供了新的思路。

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

OXT直接诱导脂肪分解的验证

确认OXT是否直接作用于脂肪细胞促进脂肪分解。

体外培养小鼠脂肪细胞和人体脂肪组织外植体,用OXT处理,检测甘油释放;体内给小鼠注射OXT,检测血清游离脂肪酸。

2

OXT通过ERK信号通路促进脂肪分解

探究OXT诱导脂肪分解的分子机制。

检测OXT处理脂肪细胞后ERK的磷酸化,并使用MEK抑制剂Trametinib和ERK抑制剂Temuterkib观察对脂肪分解的影响。

3

OXT增强β-肾上腺素能激动剂诱导的脂肪分解

验证OXT与β-肾上腺素能激动剂在脂肪分解中的协同作用。

在脂肪细胞和人脂肪组织外植体中,用OXT和ISO单独或联合处理,检测甘油释放;在小鼠体内注射OXT和/或ISO,检测血清FFA;用OXTR拮抗剂Atosiban阻断OXT信号。

4

验证脂肪组织OXT的来源为交感神经元

明确脂肪组织局部OXT的细胞来源。

使用Oxt-Cre::Ai9和Oxt-Cre::NuTRAP小鼠进行谱系追踪,结合Adipo-Clear技术显示交感神经纤维;逆行AAV注射证明成年小鼠交感神经元表达OXT;免疫共染确认OXT和TH共定位。

5

验证交感神经激活促进OXT释放

探究交感神经激活是否导致脂肪组织局部OXT释放。

通过化学遗传学激活RPa的Vglut3+神经元(表达hM3Dq),给予CNO,检测血清和脂肪组织OXT水平;用光遗传学激活eWAT交感神经末梢,检测OXT释放。

6

验证交感神经元OXT对脂肪分解的功能必要性

证明交感神经元来源的OXT在脂肪分解中具有生理功能。

特异性敲除交感神经元中的Oxt基因(OxtΔTH小鼠),检测脂肪组织OXT水平和脂肪分解指标;并通过逆行AAV注射在特定脂肪垫中敲除Oxt,观察局部效应。

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
催产素SigmaO3251
阿托西班----
曲美替尼Selleck ChemicalsS2673
替穆替尼----
阿格列汀----
催产素ELISA试剂盒Enzo Life SciencesADI-900-153A-0001
抗OXTR抗体Santa Cruzsc-515809
抗HSP90抗体Cell Signaling Technology4874
抗磷酸化Erk1/2抗体Cell Signaling Technology9101
抗Erk1/2抗体Cell Signaling Technology4695
抗磷酸化HSL(Ser660)抗体Cell Signaling Technology4126
抗磷酸化PKA底物抗体Cell Signaling Technology9624
抗HSL抗体Cell Signaling Technology4107
抗ATGL抗体Cell Signaling Technology2138
抗磷酸化HSL(Ser565)抗体Cell Signaling Technology4137
抗磷酸化周脂素1(Ser522)抗体Vala Sciences4856
抗周脂素1抗体Thermo FisherPA1-1051
抗UCP1抗体Abcamab10983
抗酪氨酸羟化酶抗体MilliporeAB152
抗酪氨酸羟化酶抗体MilliporeAB1542
抗酪氨酸羟化酶抗体SigmaAB9702
抗催产素抗体ImmunoStar20068
抗mCherry抗体Thermo Fisher ScientificM11217
抗GFP抗体Abcamab290
抗RFP抗体Rockland600-401-379
驴抗兔Alexa Fluor 568Thermo ScientificA-31572
驴抗羊Alexa Fluor 680InvitrogenA21102
山羊555抗大鼠Thermo Fisher ScientificA-21434
山羊647抗鸡InvitrogenA21449
Hoechst 33342Thermo Fisher62249
BODIPY 493/503InvitrogenD3922
Fluoromount G封片剂Southern Biotech0100-01
含DAPI的ProLong Gold抗淬灭剂InvitrogenP36931
胶原酶DSigma11088882001
中性蛋白酶IISigma--
胰蛋白酶Sigma-AldrichT4174
地塞米松Sigma--
罗格列酮Sigma--
胰岛素Sigma--
三碘甲状腺原氨酸Sigma--
异丁基甲基黄嘌呤Sigma--
吲哚美辛Sigma--
DMEM培养基Thermo Fisher--
胎牛血清----
青霉素/链霉素----
Trizol试剂Thermo Fisher--
Direct-zol RNA微型制备试剂盒ZYMO Research--
高容量cDNA逆转录试剂盒Thermo Fisher--
ABI PRISM 7500实时荧光定量PCR仪Applied Biosystems--
QuantStudio实时荧光定量PCR系统Thermo Fisher--
ChemiDoc成像系统BIO-RAD--
EPOCH 2酶标仪Biotek--
Ultramicroscope II光片显微镜LaVision Biotec--
二苄醚Sigma-Aldrich--
琼脂糖----
肝素----
Triton X-100Sigma-Aldrich--
吐温-20Sigma-AldrichP9416
甘氨酸----
甲醇----
驴血清----
抗淬灭封片剂InvitrogenP36931
细胞筛网Thermo--
尼龙网筛Thermo87791
游离脂肪酸定量试剂盒SigmaMAK044
游离甘油试剂SigmaF6428
甘油细胞检测试剂盒Cayman Chemical10011725
cAMP参数检测试剂盒R&D systemsKGE002B
TH-5温度计Physitemp--
BD FACS Aria II流式细胞仪BD--
Imaris x64软件Bitplane--
Image J软件----
立体定位仪David Kopfmodel
汉密尔顿注射器Hamilton--
标准饲料Harlan Teklad8664
高脂饲料Research DietsD12492i

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
体外脂肪分解实验
小鼠原代脂肪细胞或人脂肪组织外植体,OXT和ISO的浓度,处理时间
阅读提示:Methods: Lipolysis and signal transduction studies in vitro; Ex vivo lipolysis
体内脂肪分解实验
小鼠品系(WT或OxtrΔAd或OxtΔTH),OXT剂量,ISO剂量,Atosiban剂量,注射途径
阅读提示:Methods: Metabolic studies
OXTR表达检测
脂肪组织类型,抗OXTR抗体(克隆号),染色条件
阅读提示:Methods: Immunostaining of floating adipocytes; Adipo-clear
交感神经元OXT来源验证
小鼠品系(Oxt-Cre::Ai9或Oxt-Cre::NuTRAP),AAV血清型和注射位点,免疫染色抗体组合
阅读提示:Methods: Retrograde AAV injection; Immunostaining of sympathetic ganglia
交感神经激活实验
化学遗传学病毒(AAV8-hSyn-DIO-hM3Dq-mCherry),CNO剂量,光遗传学刺激条件(波长和时间)
阅读提示:Methods: Chemogenetic activation of raphe pallidus; Optogenetic activation of sympathetic nerves in eWAT explants