瘦素中和抗体通过结构模拟受体机制实现多器官纤维化治疗

《SCIENCE ADVANCES》：Leptin as a key driver for organ fibrogenesis

本研究针对器官纤维化缺乏有效治疗策略的难题，聚焦瘦素(Leptin)信号通路在纤维化发病中的关键作用。研究人员通过解析瘦素中和抗体(hLep3)的晶体结构，发现其作用机制模拟LEPR受体结合方式；在肾、肝、肺等多器官纤维化模型中证实抗体治疗能显著抑制STAT3磷酸化，降低胶原沉积和炎症因子表达，为纤维化疾病提供了新型治疗靶点。该成果发表于《Science Advances》，为代谢信号通路与纤维化疾病的交叉研究开辟了新方向。

　　

在慢性疾病发展过程中，器官纤维化是导致功能衰竭的共同终末途径，其特征是过量的细胞外基质(ECM)沉积取代正常组织结构。尽管纤维化影响着全球数亿患者的健康，目前仍缺乏能够有效逆转或阻断其进展的治疗手段。传统研究多聚焦于转化生长因子-β(TGF-β)等经典通路，但近年来代谢信号与纤维化的交叉联系逐渐受到关注。其中，瘦素(Leptin)作为一种主要由脂肪细胞分泌的激素，除了调节能量平衡的核心功能外，还被发现参与炎症反应和组织重塑过程。临床观察发现，肥胖患者常伴有循环瘦素水平升高和多种器官纤维化风险增加，提示瘦素信号可能在纤维化发病中扮演重要角色。然而，瘦素促进纤维化的具体分子机制尚未明确，针对该通路的治疗策略也缺乏系统评估。

为解答这一科学问题，研究团队在《Science Advances》上发表了题为"Leptin as a key driver for organ fibrogenesis"的重要研究。该工作首先通过结构生物学方法解析了瘦素中和抗体hLep3（简称LepAb）的作用机制，进而系统评估了其在多种器官纤维化模型中的治疗潜力。

研究采用的主要技术方法包括：X射线晶体学解析抗体-抗原复合物结构；建立多种小鼠纤维化模型（叶酸诱导肾脏纤维化、高脂饮食诱导Mup-uPA转基因小鼠肝脏纤维化、博来霉素诱导肺纤维化、血管紧张素II诱导心血管纤维化）；RNA测序(RNA-seq)和基因本体(GO)分析转录组变化；免疫印迹和免疫荧光检测信号通路激活及纤维化标志物表达。

Identification and characterization of a leptin-neutralizing antibody

研究人员首先通过木瓜蛋白酶消化获得LepAb的抗原结合片段(Fab)，并成功解析了游离Fab及其与瘦素复合物的晶体结构。结构分析显示，Fab与瘦素的结合界面与瘦素受体(LEPR)的细胞因子受体同源2(CRH2)结构域存在显著重叠，但抗体结合表位更广泛地覆盖了瘦素螺旋A、C以及C-D环区域。关键相互作用包括Fab重链Tyr¹⁰⁷与瘦素Asp⁹形成的氢键，以及轻链His³⁴与瘦素Asp⁹形成的盐桥。功能实验证实LepAb能有效抑制瘦素诱导的STAT3磷酸化，证实其中和活性。

Assessment of local leptin signaling in mouse models of liver and kidney fibrosis

在纤维化模型中，研究人员发现肝脏和肾脏组织中总LEPR及长异构体LEPRb的mRNA表达显著上调，同时磷酸化STAT3(p-STAT3)和细胞因子信号抑制因子3(SOCS3)蛋白水平升高，表明纤维化微环境中存在瘦素信号通路的局部激活。

Leptin neutralization diminishes kidney fibrosis in folic acid–treated mice

在叶酸诱导的肾纤维化模型中，LepAb治疗呈剂量依赖性改善肾功能指标（血尿素氮和肌酐），降低纤维化标志物（Tgfb1、Col1a1等）和炎症因子（Ccl2、Il1b等）表达。转录组分析显示LepAb显著抑制胶原生成和炎症相关基因程序，免疫荧光证实纤维连接蛋白(FN)和胶原I(COL1)沉积减少。

Leptin neutralization attenuates liver fibrosis in Mup-uPA mice fed an HFD

在高脂饮食喂养的Mup-uPA小鼠（模拟代谢功能障碍相关脂肪性肝炎MASH模型）中，LepAb治疗减轻肝细胞气球样变和ECM沉积，改善天门冬氨酸氨基转移酶(AST)水平，同时下调纤维化和炎症相关基因表达。

Leptin neutralization alleviates lung fibrosis in bleomycin-treated mice

博来霉素诱导的肺纤维化模型中，LepAb治疗保留肺泡结构，减少纤维化区域。转录组分析发现肺部炎症和纤维化相关基因表达显著下调，免疫荧光显示FN和胶原杂交肽(CHP)信号减弱。跨器官比较分析识别出266个共同下调基因，主要富集于胶原代谢和炎症反应通路。

Leptin neutralization mitigates aorta and kidney fibrosis but not heart fibrosis in angiotensin II–treated mice

在血管紧张素II诱导的高血压模型中，LepAb虽未影响血压和心脏纤维化，但显著减轻主动脉中膜增厚和肾脏纤维化，表明瘦素信号在不同器官纤维化中的作用具有组织特异性。

研究结论部分强调，瘦素信号通路通过激活JAK2-STAT3/5和PI3K-AKT等下游途径，直接促进成纤维细胞活化和ECM产生，同时调节免疫细胞介导的炎症反应，共同驱动纤维化进程。该研究不仅首次揭示了瘦素中和抗体的结构作用机制，还通过多器官模型系统验证了靶向瘦素信号的治疗可行性。值得注意的是，抗体治疗在有效缓解纤维化的同时并未引起体重显著变化，提示可能存在治疗窗口，部分阻断外周瘦素信号而不影响其中枢代谢调节功能。

这项研究的创新性在于将结构生物学与疾病模型紧密结合，为理解代谢激素在纤维化中的作用提供了新视角。所发现的瘦素中和抗体有望成为治疗多种纤维化疾病的候选药物，特别是对于肥胖相关纤维化患者具有重要转化价值。未来研究需要进一步阐明瘦素信号在特定细胞类型（如成纤维细胞、免疫细胞）中的具体作用，以及在不同性别和疾病阶段下的治疗效果，推动该策略向临床应用迈进。