寫在前面

????????今天推薦的是由加拿大蒙特利爾麥吉爾大學(xué)生物化學(xué)系在2018年12月1日發(fā)表于Diabetologia（2020IF：10.122，JCRQ1）的一篇文章，通訊作者是Simon S.Wing教授，研究表明去泛素化酶USP19調(diào)節(jié)脂肪生成并增強小鼠高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖和葡萄糖耐受不良。

研究背景

????????肥胖及其伴隨的代謝綜合征是嚴重的全球健康問題。全世界有近20億人超重或肥胖，肥胖是發(fā)生代謝功能障礙的重要危險因素，包括血脂異常、高胰島素血癥和葡萄糖耐受不良。了解脂肪細胞發(fā)育和功能的分子機制將為解決全球肥胖癥奠定重要的科學(xué)基礎(chǔ)。

摘要部分

????????本研究旨在進一步了解泛素特異性肽酶19(USP19)在脂肪發(fā)育、肥胖和糖尿病中的作用。在本研究中，比較了WT和Usp19-/-小鼠的代謝表型。分離來自WT和Usp19-/-小鼠的腹股溝脂肪墊的基質(zhì)血管部分(SVF)，并將細胞分化為培養(yǎng)的脂肪細胞以評估它們的脂肪生成能力。小鼠被喂食高脂肪飲食(HFD)18周。評估身體成分、葡萄糖代謝和代謝變量。此外，在注射胰島素后，分析了肌肉、肝臟和脂肪組織中的信號活動。最后，分析了人脂肪組織中Usp19 mRNA的表達與脂肪細胞功能基因的相關(guān)性。

研究內(nèi)容

1.Usp19-/-小鼠的白色脂肪組織少于WT小鼠

????????在正常飲食下，雄性Usp19-/-小鼠的附睪脂肪墊明顯小于WT小鼠。通過MRI測量的Usp19-/-小鼠的總體脂肪量也顯著低于WT。在8周齡時，Usp19-/-小鼠的腹股溝皮下脂肪也較小，而WT和Usp19-/-小鼠之間的棕色脂肪組織重量相似。脂肪組織擴張是由脂肪細胞肥大或脂肪細胞增生導(dǎo)致的。為了確定Usp19-/-小鼠是否存在導(dǎo)致脂肪細胞肥大或增生的缺陷，作者評估了WT和Usp19-/-小鼠脂肪墊中脂肪細胞的大小。Usp19-/-小鼠的附睪脂肪細胞從6個月大時開始具有更小的橫截面積。有趣的是，WT和Usp19-/-小鼠在早期（2個月）的脂肪細胞大小相似，但在這個年齡脂肪墊明顯更小，表明存在的細胞總數(shù)較少。

研究結(jié)論：USP19可能調(diào)節(jié)脂肪細胞的發(fā)育。

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2.USP19是正常脂肪生成所必需的

????????為了進一步剖析USP19在脂肪生成中的作用，作者從WT和Usp19-/-小鼠的腹股溝脂肪墊中分離出SVF，并在體外將它們分化為脂肪細胞。與WT細胞不同，Usp19-/-細胞未能積累脂質(zhì)，如標(biāo)記中性脂質(zhì)的油紅O染色減少所示。Usp19-/-小鼠的分化細胞對脂肪生成的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子Pparg以及對脂肪細胞功能重要的基因，如Fabp4、Adipoq和Lep的表達水平明顯降低。此外，從 Usp19小鼠中分離的細胞表達的 PPARγ 蛋白水平顯著降低。

研究結(jié)論：USP19是SVF中的細胞的正常脂肪生成分化所必需的。

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3.Usp19-/-小鼠的能量平衡發(fā)生改變，有利于HFD上形成更瘦小的表型

????????為了探究缺乏USP19是否會阻止小鼠發(fā)生肥胖，作者用含有60%能量為脂肪的HFD喂食小鼠。作者發(fā)現(xiàn)，在給小鼠喂食HFD的18周內(nèi)，Usp19-/-小鼠的體重低于WT小鼠。為了了解可能導(dǎo)致這種體重增加差異的原因，將小鼠關(guān)在代謝籠中，同時測量間接量熱法、活動和食物攝入量。當(dāng)喂食正常飲食或HFD時，與WT小鼠相比，Usp19-/-小鼠的活動水平顯著增加。WT和Usp19-/-小鼠之間的耗氧量和能量消耗相似。然而，當(dāng)標(biāo)準化為體重時，Usp19-/-小鼠的耗氧量和能量消耗顯著增加。當(dāng)喂食正常飲食時，Usp19-/-和WT小鼠之間的氧消耗和能量消耗沒有顯著差異。與正常飲食喂養(yǎng)的Usp19-/-小鼠相比，正常飲食喂養(yǎng)的Usp19-/-小鼠具有更高的食物攝入量但體重降低且活動量更高，這些發(fā)現(xiàn)可用于論證這些小鼠具有更高的能量消耗。HFD的WT和Usp19-/-小鼠之間的呼吸交換比（RER）沒有顯著差異并且低于正常飲食，表明當(dāng)任一基因型被喂食HFD時，脂肪氧化的轉(zhuǎn)變。為了評估小鼠的身體成分，進行了MRI掃描。有趣的是，與相同條件下的WT小鼠相比，Usp19-/-小鼠在HFD之前和期間具有顯著降低的脂肪質(zhì)量百分比和較高的瘦體重百分比。

????????在HFD后安樂死時，與WT小鼠相比，Usp19-/-小鼠的體重顯著降低，體長縮短。Usp19-/-小鼠也具有較小的皮下和棕色脂肪組織脂肪墊。與WT小鼠相比，Usp19-/-小鼠的eWAT和皮下白色脂肪組織（scWAT）庫中的脂肪細胞大小明顯更小。與身體瘦小表型的MRI結(jié)果一致，Usp19-/-小鼠的脛骨前肌明顯大于WT小鼠。Usp19-/-小鼠的肝臟和心臟也明顯小于WT小鼠。因此，與WT小鼠相比，Usp19-/-小鼠在安樂死時的整體身體成分與瘦小表型一致，表型為肌肉更大，脂肪更少。

研究結(jié)論：Usp19-/-小鼠在喂食HFD時具有改變的能量平衡，有利于更瘦的表型。

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4.Usp19-/-小鼠改善了葡萄糖穩(wěn)態(tài)

????????基于以上結(jié)果，作者評估了HFD喂養(yǎng)小鼠的空腹血糖和胰島素水平。與WT小鼠相比，Usp19-/-小鼠的空腹胰島素水平顯著降低，盡管空腹血糖水平相似，表明Usp19-/-小鼠對胰島素更敏感。為了進一步評估這一點，作者用ITT處理了這些小鼠。事實上，在給予胰島素后，作者發(fā)現(xiàn)Usp19-/-小鼠的血糖降低比WT小鼠更顯著。當(dāng)受到葡萄糖負荷的處理時，增加的胰島素敏感性應(yīng)該導(dǎo)致降低血糖的能力增加。事實上，Usp19-/-小鼠能夠比WT小鼠更有效地降低血糖水平。整體血糖穩(wěn)態(tài)的另一個組成部分是肝臟產(chǎn)生的葡萄糖，它受多種激素的調(diào)節(jié)。為了測試Usp19-/-小鼠在肝臟中是否也對胰島素更敏感，將丙酮酸施用于小鼠，并隨著時間的推移監(jiān)測它們的血糖水平。在PTT期間，與WT小鼠相比，Usp19-/-小鼠的葡萄糖產(chǎn)生水平較低，這與肝臟胰島素敏感性增加一致。因此，當(dāng)喂食HFD時，Usp19-/-小鼠的葡萄糖代謝得到改善。

研究結(jié)論：Usp19-/-小鼠具有改善的葡萄糖穩(wěn)態(tài)。

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5.Usp19-/-小鼠肌肉和肝臟中的胰島素信號增強

????????為了探索Usp19-/-小鼠葡萄糖穩(wěn)態(tài)改善的細胞生理學(xué)，作者評估了胰島素敏感組織：肌肉、肝臟和附睪脂肪組織中雷帕霉素(mTOR)信號通路的Akt機制靶標(biāo)的激活。與WT小鼠相比，HFD喂養(yǎng)的Usp19-/-小鼠的肌肉中p-Akt和p-S6K水平升高。它們在肝臟中的p-Akt含量也增加，但在脂肪組織中檢測到這些蛋白質(zhì)的水平?jīng)]有變化。

研究結(jié)論：USP19維持更好的葡萄糖穩(wěn)態(tài)的能力是由于肌肉和肝臟中胰島素信號的增加。

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6.Usp19 mRNA在人腸系膜和網(wǎng)膜脂肪組織中的表達與成脂基因表達呈正相關(guān)

????????最后，作者探究了在小鼠中觀察到的USP19對脂肪積累的調(diào)節(jié)是否可能發(fā)生在人身上。作者從兩組接受了減肥手術(shù)女性參與者中獲取了人類腸系膜、網(wǎng)膜和腹部皮下脂肪組織。參與者根據(jù)減肥手術(shù)的年齡和日期進行配對，而糖尿病參與者則被排除在外。兩組之間的USP19 mRNA表達在任何脂肪庫中都沒有差異。由于作者觀察到Usp19-/-小鼠的脂肪生成能力較低，作者接下來探究USP19表達較高的人類脂肪組織是否可能比USP19表達較低的脂肪組織更容易生成脂肪。為了解決這個問題，作者探究了USP19 mRNA的表達是否與脂肪細胞分化和功能的重要基因的mRNA表達相關(guān)。作者發(fā)現(xiàn)，在腸系膜和網(wǎng)膜脂肪活檢中，USP19的表達與PPARG、FABP4和ADIPOQ的表達明顯正相關(guān)，但與LEP無關(guān)。有趣的是，在皮下脂肪活檢中沒有觀察到這些正相關(guān)關(guān)系。因此，USP19可能參與了人類內(nèi)臟脂肪組織庫的脂肪生成。

研究結(jié)論：Usp19 mRNA在人腸系膜和網(wǎng)膜脂肪組織中的表達與成脂基因表達呈正相關(guān)。

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結(jié)論與討論

????????USP19是脂肪發(fā)育的重要調(diào)節(jié)劑。它在小鼠中的失活對多種組織產(chǎn)生影響，這可以防止高脂肪喂養(yǎng)的負面代謝影響。這些發(fā)現(xiàn)表明,抑制USP19可能具有預(yù)防肥胖和抵御糖尿病危害的治療潛力。

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原文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007/s00125-018-4754-4