FGF21对小鼠库欣综合征后HPA轴调节和肾上腺再生的性别依赖性影响

Sex-dependent effects of FGF21 on HPA axis regulation and adrenal regeneration after Cushing syndrome in mice.

作者信息Daniela Díaz-Catalán, Júlia Capó, Arturo Vega-Beyhart, Maria Teresa Rodrigo-Calvo, Mireia Mora, Oscar Vidal, Mattia Squarcia, Joaquim Enseñat, Gregori Casals, Felicia Hanzu
PMID40154841
期刊Mol Metab
发布时间2025-06
DOI10.1016/j.molmet.2025.102122

实验完整度

包含细胞/动物模型(WT和Fgf21-Tg小鼠)、功能验证(hFGF21处理、GTT)、基因表达分析(RT-qPCR)、组织学与免疫荧光,以及恢复期观察。

主要模型

C57BL/6J野生型小鼠 Fgf21转基因(Tg)小鼠 慢性皮质酮诱导的肾上腺功能不全小鼠模型

重点核对

C57BL/6J野生型和Fgf21转基因小鼠来源(Jackson Laboratory, stock #021964) CORT给药剂量:200 μg/mL饮用水,相当于1 mg/小鼠/天,持续5周 hFGF21注射剂量:1 mg/kg,腹腔注射,连续7天 实验分组:WT和Tg,VEH和CORT处理,雄性和雌性 检测时间点:AI期和10周恢复期

摘要

背景:库欣综合征(CS)是由于长期暴露于过量的糖皮质激素(GCs)导致代谢紊乱和肾上腺功能不全(AI)。成纤维细胞生长因子21(FGF21)已被证明是代谢紊乱的潜在治疗靶点。本研究探讨在慢性高皮质醇血症后的AI小鼠模型中,FGF21对肾上腺功能的影响,并研究下丘脑-垂体-肾上腺(HPA)轴反应中的性别依赖性差异。方法:我们采用了慢性皮质酮(CORT)处理后的AI小鼠模型。评估了重组人FGF21(hFGF21)给药对AI小鼠肾上腺功能的影响。雄性和雌性野生型(WT)和FGF21过表达转基因(Tg)小鼠接受5周的CORT处理,达到CS表型,然后立即分析或进行10周的恢复期。评估了代谢参数、HPA轴功能以及肾上腺形态和基因表达。结果:长期CORT暴露导致代谢紊乱和HPA轴失调。hFGF21治疗增加了AI小鼠的CORT和ACTH分泌。FGF21过表达影响CORT处理和恢复期间的葡萄糖稳态和胰岛素调节,并具有性别特异性效应。在HPA轴组织中观察到Klb表达的组织特异性调节,雄性和雌性之间模式不同。Tg小鼠表现出改变的肾上腺祖细胞活化和类固醇生成基因表达。在恢复期间观察到肾上腺包膜重塑和基因表达模式的性别特异性差异。结论:本研究揭示了FGF21信号传导与GC诱导的代谢和内分泌变化之间的复杂相互作用,提示FGF21在CS后代谢调节和HPA轴恢复中可能具有性别特异性作用。

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
探讨FGF21对库欣综合征后肾上腺功能不全小鼠的HPA轴调节和肾上腺再生的影响,并研究性别依赖性差异。
核心机制
FGF21通过调节肾上腺祖细胞活化(如Nr2f2、Wt1、Shh)和类固醇生成基因(如Cyp11b1)表达,以及影响HPA轴组织中Klb的表达,从而调节肾上腺功能和代谢恢复。
主要证据
hFGF21处理增加AI小鼠CORT和ACTH水平;Fgf21过表达改善CORT诱导的代谢紊乱;基因表达分析显示Tg小鼠肾上腺中Nr2f2、Wt1、Shh等上调,Cyp11b1上调;组织学显示hFGF21增加细胞密度和增殖。
研究意义
FGF21可能作为加速慢性糖皮质激素暴露后HPA轴恢复的治疗靶点,但需考虑性别特异性策略。

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

建立慢性高皮质醇血症和肾上腺功能不全模型

模拟库欣综合征及肾上腺功能不全状态,用于后续研究FGF21的作用。

雄性和雌性WT和Fgf21-Tg小鼠接受CORT(1 mg/天)或VEH处理5周,随后4天逐渐减量诱导AI。

2

评估hFGF21对AI小鼠肾上腺功能的影响

检测hFGF21是否调节AI状态下的CORT和ACTH分泌。

AI和对照小鼠接受hFGF21或VEH腹腔注射7天,然后检测血浆CORT、ACTH和Fgf21水平。

3

分析肾上腺基因表达和组织学变化

探究hFGF21对肾上腺祖细胞、类固醇生成和结构的影响。

通过RT-qPCR检测肾上腺中基因表达(如Nr2f2、Shh、Cyp11b1等),通过H&E和免疫荧光(Ki67、TH)评估肾上腺形态和增殖。

4

评估Fgf21过表达对CORT诱导代谢紊乱的影响

确定Fgf21过表达是否改善CORT处理引起的代谢异常。

对WT和Tg小鼠在CORT处理和恢复期进行体重、葡萄糖稳态(GTT)和胰岛素水平检测。

5

评估HPA轴功能和恢复

研究Fgf21过表达对HPA轴基因表达和激素水平的性别特异性影响。

检测下丘脑、垂体和肾上腺中HPA轴相关基因(Crh、Klb、Pomc等)表达及血浆CORT、ACTH水平。

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。

验证样本或模型特征
验证分子表达变化
验证机制链路
评估体内效果

产品清单

实验环节名称品牌货号
C57BL/6J野生型和Fgf21转基因小鼠The Jackson Laboratorystock #021964
皮质酮Sigma-AldrichC2505
乙醇Sigma-Aldrich--
重组人FGF21Sino Biological Inc10911-H07E
超灵敏小鼠胰岛素ELISA试剂盒Crystal Chem--
小鼠/大鼠FGF-21 ELISABiovendorRD291108200R
ACTH ELISA试剂盒Abcam Inc.ab263880
皮质酮ELISA试剂盒Arbor AssaysK014-H1
甘油三酯比色测定试剂盒Cayman Chemical--
抗Ki67抗体Thermo Fisher ScientificMAS14520
抗酪氨酸羟化酶抗体Millipore--
Alexa Fluor 488抗兔二抗Jackson Immunoresearch--
Alexa Fluor 555抗小鼠二抗Thermo Fisher--
Hoechst 33342Sigma-Aldrich--
抗波形蛋白抗体Abcamab92547
链霉亲和素-Alexa Fluor 647偶联物Life TechnologiesS32357
Qiazol裂解试剂Qiagen--
Multiscribe逆转录酶Invitrogen--
TB Green Premix Ex TaqTakara BioRR420A
QuantStudio 5实时荧光定量PCR仪Applied Biosystems--
D-葡萄糖----
自动血糖仪(Nova Pro)Nova Pro--
Fiji (ImageJ) 1.54i版----
NIS-Elements Basic Research软件Nikon--
Qupath软件v0.5.1----
Leica SP5共聚焦显微镜Leica--
GraphPad Prism v.10.2.3GraphPad Software--

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
动物模型
C57BL/6J野生型和Fgf21转基因小鼠来源,年龄(12周龄),饲养条件(12小时光暗循环,温度控制),饮水和饮食
阅读提示:Methods 2.1
CORT处理
CORT浓度:200 μg/mL饮用水,相当于1 mg/天/小鼠;溶剂:0.9%乙醇;处理时间:5周;每日摄入调整
阅读提示:Methods 2.2
CORT减量
减量方案:第1-4天分别75%、50%、25%、0%剂量
阅读提示:Methods 2.3
hFGF21处理
hFGF21剂量:1 mg/kg,腹腔注射,每日一次,连续7天;溶液体积:500 μl
阅读提示:Methods 2.5
葡萄糖耐量试验
禁食6小时;葡萄糖剂量:2 g/kg体重;测量时间点:0、15、30、60、90、120分钟
阅读提示:Methods 2.6
血浆测量
血浆分离:3600 rpm,20分钟,4°C;ELISA试剂盒品牌和货号
阅读提示:Methods 2.7
组织学
组织固定:4%多聚甲醛;切片厚度:5 μm;染色:H&E;分析方法:Fiji/ImageJ
阅读提示:Methods 2.8
免疫荧光
一抗浓度、二抗浓度、抗原修复条件(柠檬酸缓冲液pH6.0或Tris-EDTA pH9.0)、封片剂
阅读提示:Methods 2.9
基因表达
RNA提取试剂(Qiazol)、逆转录酶(Multiscribe)、qPCR试剂(TB Green)、内参基因(下丘脑Ppia/Gapdh,垂体Ppia/Ipo8,肝Hprt/Eif2a,肾上腺Gapdh/Ipo8)
阅读提示:Methods 2.10