2023年11月30日,中國醫學科學院基礎醫學研究所朱大海/張勇團隊在Nature Communications《自然-通訊》在線發表了題為“Skeletal muscle-secreted DLPC orchestrates systemic energy homeostasis by enhancing adipose browning”(骨骼肌分泌脂質分子DLPC通過增強脂肪組織棕色化調控系統能量穩態)的研究論文。研究報道了MyoD在成熟骨骼肌中如何通過調控骨骼肌分泌的脂質分子lipokine與白色脂肪組織的對話(Muscle-Fat crosstalk)從而維持整個機體系統能量穩態的新功能與分子機制。
骨骼肌作為機體最大的代謝和內分泌器官,在維持機體能量穩態和產熱中發揮不可或缺的作用。但骨骼肌發揮其生理功能的分子機制尚不十分清楚。MyoD是骨骼肌細胞譜系特異表達的先鋒轉錄因子(pioneer transcription factor),其經典功能是作為轉錄因子調控譜系分化相關基因表達及骨骼肌細胞命運,但其在骨骼肌能量穩態中的作用尚不明確。
朱大海/張勇團隊研究發現,高脂飲食干預,骨骼肌組織的基因表達譜發生顯著改變,其中骨骼肌特異表達的轉錄因子MyoD顯著上調。進一步利用Myod基因敲除小鼠,開展轉錄組、脂質組、代謝組等多組學分析,揭示了骨骼肌纖維中表達的MyoD調控脂代謝,鑒定了骨骼肌纖維分泌的脂質分子DLPC(1,2-dilinoleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine)通過血液循環作用于白色脂肪組織,誘導白色脂肪組織棕色化,抵抗高脂飲食誘導的肥胖。分子機制方面,本團隊采用氧化還原蛋白質組和磷酸化蛋白組學分析,闡明了DLPC通過激活p38信號通路誘導白色脂肪棕色化,進而抵抗高脂飲食誘導的肥胖(圖1)。
本研究進一步明確了MyoD在成熟骨骼肌中調控代謝的功能以及骨骼肌作為機體代謝器官的重要性。同時,通過遺傳模型以及多種組學技術,首次發現并鑒定了骨骼肌分泌的脂質分子DLPC,發現其在介導代謝器官對話,調控全身能量穩態方面的新功能與機制,表明該骨骼肌來源的脂質分子DLPC可能具有治療人類肥胖的臨床潛力。
圖1. MyoD調控骨骼肌分泌的DLPC經血液到達白色脂肪后通過脂質過氧化激活p38誘導iWAT棕色化并協調全身能量穩態。
本研究工作得到中國醫學科學院醫學與健康科技創新工程(2021-I2M-1-016)等項目的資助。基礎醫學研究所朱大海教授和張勇研究員為論文共同通訊作者,基礎醫學研究所博士生胡曉娣、廣州生物島實驗室孫明偉副研究員為論文的共同第一作者。
論文鏈接:https://doi.org/10.1038/s41467-023-43402-z