早期肥胖相关胰岛素抵抗的分子特征：脂肪细胞衍生的细胞外囊泡蛋白揭示了代谢功能障碍的阶段特异性候选因子

《Journal of Rare Earths》：Molecular signature of early obesity-associated insulin resistance: Adipocyte-derived extracellular vesicle proteins reveal stage-specific candidates for metabolic dysfunction

本研究通过蛋白质组学分析，发现高脂饮食小鼠腹膜脂肪细胞衍生的外泌体（AdEVs）中存在Atp5f1b、Anxa6、Myo1c、GLUT4、Anxa5和Aoc3等差异蛋白，揭示线粒体功能异常、囊泡转运紊乱及胰岛素信号通路失调是肥胖早期胰岛素抵抗的关键机制，并提出AdEVs作为非侵入性生物标志物的潜力。

　　在21世纪，肥胖已成为全球范围内最严峻的公共卫生问题之一。它不仅与多种代谢性疾病的形成密切相关，如胰岛素抵抗（IR）、2型糖尿病（T2DM）和心血管疾病，还被视为这些疾病的重要风险因素。随着研究的深入，科学家们逐渐认识到，脂肪组织（AT）并非单纯的脂肪储存器官，而是具有高度动态特性的内分泌组织。在肥胖状态下，AT的功能会发生显著改变，例如脂肪细胞的异常肥大、慢性低度炎症和脂肪因子分泌的改变，这些变化会进一步引发全身性的胰岛素抵抗。因此，了解AT功能障碍的分子机制以及识别可能的生物标志物对于预防和治疗肥胖相关代谢疾病具有重要意义。

近年来，细胞外囊泡（EVs）在细胞间通讯中的作用逐渐受到重视。EVs是由几乎所有细胞类型释放的脂质纳米结构，它们携带丰富的分子信息，包括蛋白质、脂质和核酸等。这些分子可以通过受体细胞的内化作用，影响其功能。EVs主要分为两类：一类是来源于内体的外泌体（30-150纳米），另一类是来源于细胞膜的微囊泡（100-1000纳米）。研究表明，脂肪细胞来源的EVs（AdEVs）在血液中占相当大的比例，并且是AT分泌组的重要组成部分。在肥胖条件下，AdEVs的数量和分子组成都会发生显著变化，进一步表明它们可能在IR的传播和加剧中发挥关键作用。

本研究旨在通过比较蛋白质组学分析AdEVs，提出一个与IR相关的分子指纹。研究团队从16周龄的雄性Wistar大鼠中分离了AdEVs，并将其与对照组进行了比较。通过使用多种软件进行蛋白质鉴定和定量分析，研究发现超过1200种蛋白质被识别，其中431种蛋白质在高脂饮食（HFD）组中被显著富集。这些蛋白质主要与能量代谢、细胞应激和胰岛素信号通路相关。基于生物学合理性以及最佳的log2FC和p值评分，研究团队提出了六个可能作为IR分子指纹的候选蛋白质：Atp5f1b、Anxa6、Myo1c、GLUT4、Anxa5和Aoc3。此外，磷酸蛋白质组学分析揭示了关键的磷酸化事件，如钙ATP酶（S663）、PLIN（S130）和PPM1H（S260、S265）的磷酸化。这些结果表明，AdEVs能够反映早期的线粒体功能变化，这些变化可能成为评估代谢功能障碍和早期肥胖的非侵入性生物标志物。

AdEVs在肥胖早期阶段可能通过其独特的蛋白质组成和功能特性，为代谢性疾病的早期诊断和干预提供新的思路。蛋白质组学分析发现，HFD组的AdEVs中存在多种与能量代谢、细胞应激和胰岛素信号通路相关的蛋白质。这些蛋白质的异常表达可能反映了脂肪细胞在应对肥胖相关代谢压力时的适应性变化。此外，研究还发现，HFD组的AdEVs中存在某些特定的蛋白质，如Annexin A6和Annexin A5，它们在脂肪细胞功能障碍中可能起到重要作用。Annexin A6的过表达与IR和GLUT4信号通路的异常有关，而Annexin A5则可能通过促进EVs的释放，增加肥胖的风险。

研究还揭示了AdEVs中磷酸化事件的变化，这可能与IR的早期发展密切相关。例如，HFD组的钙ATP酶（S663）和PLIN（S130）的磷酸化可能与细胞内钙稳态和脂质动员有关，而PPM1H（S260、S265）的磷酸化则可能影响线粒体功能和细胞应激反应。这些磷酸化事件可能通过调节蛋白质功能，进而影响脂肪细胞的代谢状态和胰岛素信号通路。此外，研究还发现，对照组中某些蛋白质的磷酸化可能与细胞内蛋白质稳定性和代谢平衡有关，这为理解正常与异常代谢状态之间的差异提供了新的视角。

通过分析AdEVs的蛋白质组成和功能特性，研究团队提出了一个可能用于早期肥胖相关IR的分子指纹。这一指纹包括六个候选蛋白质，它们的异常表达可能与线粒体功能障碍、细胞应激和胰岛素信号通路的改变有关。这些蛋白质的识别不仅有助于理解肥胖早期阶段的分子机制，还可能为开发新的生物标志物和治疗策略提供基础。例如，GLUT4的异常表达可能反映了脂肪细胞对胰岛素信号的响应变化，而Annexin A6和Annexin A5的富集可能提示脂肪细胞在应对代谢压力时的适应性变化。

研究还强调了AdEVs在肥胖相关代谢性疾病的早期诊断中的潜在价值。由于AdEVs的非侵入性特征，它们可能成为评估代谢功能障碍和监测早期肥胖的有力工具。通过分析AdEVs中的蛋白质组成，研究团队能够识别出与IR相关的分子标志物，并进一步探讨它们在脂肪细胞功能障碍中的作用。这些发现不仅有助于理解肥胖与IR之间的分子联系，还可能为未来的临床研究和治疗策略提供新的方向。

尽管本研究提供了重要的分子机制和生物标志物的初步证据，但仍然存在一些局限性。例如，研究仅使用了16周龄的雄性Wistar大鼠，这可能限制了结果的普遍性。此外，由于AdEVs的蛋白质产量有限，磷酸蛋白质组学分析未能进行全面验证。因此，未来的研究需要进一步探索这些蛋白质的功能，并通过体外和体内实验验证其在IR发展中的作用。同时，研究还建议结合microRNAs、蛋白质和脂质等其他分子成分，以更全面地理解EVs在调节胰岛素信号中的作用。

总体而言，本研究通过蛋白质组学和磷酸蛋白质组学分析，揭示了AdEVs在肥胖早期阶段的分子特征。这些发现不仅为理解脂肪细胞功能障碍和IR的早期发展提供了新的视角，还为开发非侵入性生物标志物和治疗策略奠定了基础。随着对EVs及其分子成分的进一步研究，有望在肥胖和代谢性疾病的早期干预和治疗中发挥更大的作用。