Nature子刊（IF=17.694）｜复旦大学脑科学转化研究院郭非凡团队揭示冷暴露时肝脏缓激肽调控脂肪产热的机制
对寒冷环境做出反应并保持体温恒定对恒温脊椎动物的生存至关重要，脂肪组织通过非寒战产热在抵御寒冷中发挥重要作用。脂肪组织包括褐色脂肪组织（BAT）和白色脂肪组织（WAT），褐脂是一种产热组织，在外部刺激下白脂中会出现与褐色脂肪细胞功能类似的细胞（即米色脂肪），称为白脂米色化；促进褐脂产热和白脂米色化能提高能量消耗，减少脂肪沉积，因此成为防治肥胖的可能途径。研究表明肝脏在冷暴露时脂肪组织产热的调节中起重要作用，但其潜在的机制尚不清楚。 2023年5月，复旦大学脑科学转化研究院郭非凡研究团队在“Nature Communications，IF 17.694 ”上发表文章“Reduced hepatic bradykinin degradation accounts for cold-induced BAT thermogenesis and WAT browning in male mice”，发现血清缓激肽（BK）在急性冷暴露期间调节BAT产热和WAT褐变，此外，急性寒冷暴露会抑制肝脏脯氨酰内肽酶(PREP)活性，导致肝脏BK降解减少，血清BK水平升高。本研究为器官互作调控机体代谢稳态提供了新的见解，并表明BK可能是一种潜在的抗肥胖靶点。 病毒产品 AAV8-TBG-PREP-GFP AAV8-TBG-GFP 基因信息 PREP：脯氨酰内肽酶 实验动物 8-10周龄雄性C57BL/6J小鼠 注射量 1.5625×10E12 VG/mouse 注射方式 尾静脉注射 01 结果展示
1. BK通过B2R上调BAT和WAT中的UCP1
作者发现冷暴露小鼠的血清BK水平在每个时间点都高于室温下的小鼠，且腹腔注射BK可使小鼠在室温下的体温急剧升高，并提高了急性冷暴露后小鼠维持体温的能力，但抗BK抗体加速了急性冷暴露期间体温的降低，表明BK参与冷暴露下小鼠的体温调控。脂肪组织中的解偶联蛋白1（UCP1）负责产热，作者进一步研究了BK对UCP1表达的影响，发现在室温下和急性冷暴露期间，BK处理小鼠的BAT中UCP1一致上调，并且WAT褐变标志物水平升高。进一步分析发现BK通过BK受体B2（B2R）上调UCP1的表达, 增加了BAT的产热，促进了WAT的褐变。
图1. BK通过B2R上调UCP1
2. 肾上腺素信号和NO信号参与BK上调的UCP1表达
为了研究BK促进UCP1表达的机制，作者进行了RNA测序分析，发现注射BK的小鼠BAT中肾上腺素信号通路显著富集。BK注射后BAT中的NE水平保持不变，但cAMP水平显著升高，表明BK可能通过NE外的其他途径急性激活肾上腺素信号。β-肾上腺素受体拮抗剂明显阻断BK对体温的急性影响，并阻断BAT中cAMP和UCP1的表达水平，表明βAR参与了BK的急性产热途径。NO已被证明可以上调脂肪组织中的UCP1，作者发现BK可以增加BAT和WAT的NO水平，PTIO（NO清除剂）处理可抑制BK诱导的BAT中UCP1的表达和WAT中褐变标志物的表达，表明NO信号可能参与BK促进的UCP1表达。
图2. β-肾上腺素阻滞剂对BK作用的影响
3. 急性寒冷暴露通过降低PREP活性增加BK含量
血清中BK的水平是由BK形成和降解之间的平衡决定的，肝脏是其降解的主要器官。作者检测了低温暴露后肝脏中BK降解酶的表达，发现只有PREP表达降低，并且急性冷暴露抑制PREP活性。为了研究PREP的功能，作者利用AAV8在小鼠肝脏中过表达PREP，发现PREP过表达能显著降低肝脏和血清BK水平，导致小鼠在急性耐寒试验中无法维持其核心体温，并且BAT中UCP1表达降低，HE染色显示，肝脏PREP的过表达也阻断了急性寒冷诱导的WAT褐变。
图3 急性冷暴露降低肝PREP活性和PREP过表达的影响
4. 油酸降低PREP活性增加BK水平
冷暴露会增加肝脏游离脂肪酸FFA水平，从而影响PREP活性，油酸（OA）是血清中FFA的主要成分。作者发现OA抑制了原代肝细胞和相应培养基中的PREP活性，增加了BK含量。此外，过表达PREP可阻断OA介导的BK含量增加，PREP抑制则具有相反的作用。为了进一步证实OA的作用，作者利用UDCA（肝脏特异性脂肪酸转运蛋白抑制剂）处理细胞，发现UDCA抑制原代肝细胞对OA的摄取，并且阻断OA对PREP活性和BK含量的影响。
图4 油酸降低PREP活性增加BK水平
5. ACEI通过B2R诱导BAT中UCP1表达和WAT褐变
作者推测通过减少BK降解操纵BK含量可能具有与BK治疗相似的效果。血管紧张素转换酶抑制剂ACEI可通过阻断BK的分解而增加BK的水平，作者用ACEI灌胃小鼠，发现ACEI提高了血清BK水平、BAT中UCP1的表达和小鼠体温；此外，ACEI还能诱导WAT褐变，降低WAT的重量，但ACEI诱导的BAT UCP1表达变化和WAT褐变在B2R-AKO小鼠中被阻断。
图5. ACEI通过B2R诱导BAT中UCP1表达和WAT褐变 02 实验结论
本研究确定了BK在急性冷暴露期间调节BAT产热和WAT褐变的重要功能，扩展了PREP在代谢中的生理作用，并证明肝脏通过降解BK来响应寒冷的产热作用机制。
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