脂肪组织的神经肽Y-OGT轴介导多食与肥胖的机制研究

The adipose tissue endocannabinoid (anandamide, AEA) system is critical in the pathogenesis of hyperphagia and obesity. However, it is unclear how adipose AEA signaling is activated. Our previous studies demonstrate that the adipocyte O-linked b-N-acetylglucosame transferase (OGT)-AEA axis governs diet-induced obesity, and show that the other known obesegenic factor neuropeptide Y (NPY) is expressed in adipose tissue, and may act upstream of OGT. Thus, we propose the central hypothesis that adipocyte NPY signaling activates the OGT-AEA axis to promote hyperphagia and obesity. We will test the hypothesis in animal models and in primary cells as follow: (1) determine the metabolic phenotype, adipose transcriptome/lipidome, and the OGT-AEA axis in adipocyte-specific NPY receptor knockout mice or primary differentiated adipocytes, and (2) determine the metabolic phenotype of NPY receptor knockout mice after intervening AEA signaling. This proposal aims to explore the activation mechanism of the adipocyte OGT-AEA axis that promotes hyperphagia and obesity. The completion of the proposed work will provide mechanistic insights and novel drug targets in the prevention and control of obesity.

脂肪组织的内源大麻素（anandamide, AEA）信号系统，是引起多食和肥胖的重要机制，但其上游激活尚不清楚。我们在前期研究中发现脂肪细胞的O-联b-N-乙酰氨基葡萄糖转移酶（OGT）－AEA轴是调节高脂诱导的肥胖的重要机制，并发现另一个促肥胖因子神经肽Y(NPY)在脂肪表达且在OGT上游。据此我们提出“脂肪细胞的NPY信号通路激活OGT－AEA轴引起多食与肥胖”的科学假说。为验证上述假说，本项目拟从实验动物与细胞两个层面进行研究：（1）脂肪细胞特异性敲除NPY受体的小鼠的代谢表型、转录组与脂质组及在组织层次和原代脂肪细胞层次的OGT-AEA轴的变化；（2）NPY受体敲除小鼠在施加AEA干预药物后的多食与能量代谢表型。研究目的旨在探索脂肪组织OGT-AEA轴的激活机制，为广大肥胖患者的“减重”治疗提供新的思路和药物靶点。

脂肪组织的内源大麻素（AEA）信号系统，是引起多食和肥胖的重要机制，但其上游激活尚不清楚。我们在前期研究中发现脂肪细胞的OGT-AEA轴是调节高脂诱导的肥胖的重要机制，并发现另一个促肥胖因子神经肽Y (NPY)在脂肪表达且在OGT上游。据此我们提出“脂肪细胞的NPY信号通路激活OGT-AEA轴引起多食与肥胖”的科学假说。.本研究建立了神经肽NPY及其受体的免疫荧光成像技术和脂肪细胞特异性回复性表达Npy4r基因小鼠，明确了NPY及其受体1、2和4在不同部位脂肪组织的蛋白水平与分布；通过比较脂肪细胞回复性表达Npy4r小鼠与全身Npy4r基因静默小鼠在高脂喂食下的体重与糖代谢，发现了脂肪细胞Npy4r促进高脂饮食诱导的肥胖，但不显著改变葡萄糖耐受量。.在研究进行过程中，研究者关注到单细胞与空间转录组学数据提示脂肪细胞存在亚型，例如瘦素标记的脂肪细胞与脂联素标记的脂肪细胞的生理功能可能存在不同。目前通常用脂联素基因启动的Cre工具小鼠研究成熟脂肪细胞的生理功能，但缺乏瘦素基因启动的Cre(Lep-Cre)工具小鼠以追踪瘦素阳性脂肪细胞的发育与稳态。为此，我们通过基因编辑技术编辑小鼠瘦素基因实现内源瘦素基因启动的Cre表达(Lep-Cre)，从而为深入研究瘦素标记的亚型脂肪细胞的发育与生理功能提供新工具。.神经肽Y信号受到代谢节律与生物钟的调节。研究者首次对高脂诱导肥胖的小鼠脂肪组织（HFD）开展转录组与脂质组联合图谱分析，并将差异表达分子与肥胖后开展低脂饮食减重的小鼠脂肪组织（LFD）进行比较。研究发现脂肪组织Clock是生物种核心基因中唯一被抑制，失去转录本节律的靶点，并且减重恢复Clock基因表达的节律。该研究提示生物钟核心基因Clock介导高脂饮食重塑脂肪组织功能，参与脂肪组织神经肽Y信号通路作用机制，为广大肥胖患者的“减重”治疗提供新的思路和药物靶点。