祖细胞源性Fibulin-7通过TSP1-TGF-β轴促进肥胖性脂肪组织纤维化及代谢紊乱的机制研究

《Protein & Cell》：Fibulin-7 in progenitor cells promotes adipose tissue fibrosis and disrupts metabolic homeostasis in obesity

本研究针对肥胖相关脂肪组织纤维化导致代谢紊乱的临床难题，通过单细胞测序技术鉴定出PDGFRα+脂肪祖细胞中高表达的Fibulin-7（FBLN7）作为关键调控因子。研究人员通过构建基因敲除/过表达模型证实FBLN7通过EGF样钙结合域与TSP1相互作用，增强TGF-β/Smad信号通路活性，进而驱动细胞外基质过度沉积。值得注意的是，研发的FBLN7中和抗体能有效缓解小鼠脂肪纤维化并改善胰岛素敏感性，为代谢性疾病治疗提供了新靶点。

　　

随着全球肥胖患病率的持续攀升，脂肪组织功能障碍已成为代谢性疾病研究的重要焦点。在肥胖进展过程中，脂肪组织不仅发生体积扩张，更会出现病理性重构，其特征包括脂肪细胞肥大、慢性低度炎症和细胞外基质（ECM）过度沉积导致的纤维化。这种纤维化微环境会破坏脂肪组织的正常功能，限制其储存能量的能力，最终引发胰岛素抵抗和2型糖尿病等代谢并发症。值得注意的是，脂肪组织纤维化的严重程度甚至比肥胖本身更能预测代谢异常的风险。因此，揭示脂肪组织纤维化的形成机制，对于开发防治肥胖相关代谢疾病的新策略具有重要意义。

在脂肪组织复杂的微环境中，多种细胞类型参与纤维化进程，其中PDGFRα⁺的脂肪生成干细胞和祖细胞（ASPCs）近年来被证实是ECM蛋白的重要来源。然而，这些祖细胞中特异性调控纤维化的关键分子及其作用机制尚不完全清楚。为了解决这一科学问题，上海交通大学附属第六人民医院的研究团队在《Protein & Cell》上发表了最新研究成果，系统阐明了Fibulin-7（FBLN7）在脂肪祖细胞中驱动纤维化进程的分子机制。

研究人员首先采用单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术分析了高脂饮食（HFD）诱导的肥胖小鼠脂肪组织基质血管组分（SVF），发现了一个高表达ECM相关基因的新型ASPCs亚群（ASPC2）。在该亚群中，FBLN7的表达在肥胖状态下显著上调，且与纤维化标志物和代谢参数呈正相关。在人类研究中，肥胖个体内脏脂肪中FBLN7水平也明显升高，且其基因变异体（V99E）与胰岛素敏感性改善相关。

为了探究FBLN7的功能，研究团队构建了全身性FBLN7敲除（KO）小鼠和ASPCs特异性敲除（APKO）小鼠。在高脂饮食诱导下，这些小鼠表现出减轻的脂肪组织纤维化、改善的胰岛素敏感性和糖脂代谢稳态，以及减少的肝脏脂肪变性。相反，通过腺相关病毒（AAV）在脂肪组织中过表达FBLN7则加剧了纤维化和代谢紊乱。

在机制层面，研究人员发现FBLN7通过其EGF样钙结合域与血小板反应蛋白-1（TSP1）直接相互作用。这种相互作用稳定了TSP1蛋白结构，减少了其泛素化降解，从而促进了潜伏态TGF-β向活性形式的转化。活化的TGF-β进而通过TGFBR1/Smad信号通路驱动纤维化反应。使用TSP1抑制剂LSKL或shRNA敲低TSP1均可逆转FBLN7过表达引起的纤维化效应。

值得注意的是，研究团队还开发了一种抗FBLN7的中和抗体。在动物实验中，该抗体治疗显著减轻了饮食诱导的脂肪组织纤维化，改善了葡萄糖耐受性和胰岛素敏感性，证明了靶向FBLN7的治疗潜力。

主要技术方法

本研究整合了多种前沿技术：通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）鉴定脂肪祖细胞亚群；利用PDGFRα-Cre系统构建细胞特异性基因敲除模型；采用蛋白质互作分析（Co-IP、Biacore）和分子动力学模拟解析FBLN7-TSP1相互作用机制；基于临床样本队列（n=111）进行遗传关联分析；开发中和抗体进行干预研究。

FBLN7在肥胖小鼠PDGFRα⁺ ASPCs中的上调

通过scRNA-seq分析发现，高脂饮食诱导的肥胖小鼠脂肪组织SVF中存在一个高表达ECM相关基因的ASPC2亚群。该亚群中FBLN7表达显著上调，且在8倍更多细胞中检测到表达。体外实验证实，棕榈酸处理后的成熟脂肪细胞条件培养基可诱导祖细胞中FBLN7表达增加。

人类FBLN7表达与代谢特征相关

在人类临床样本中发现，肥胖个体内脏脂肪中FBLN7蛋白和mRNA水平均显著升高，且与BMI、空腹血糖等代谢参数正相关。遗传学分析发现FBLN7错义变异V99E与改善的胰岛素敏感性相关。

全局性FBLN7缺失改善胰岛素抵抗和代谢功能障碍

全身性FBLN7敲除小鼠在高脂饮食挑战下，虽然体重无显著变化，但表现出改善的葡萄糖耐受性、胰岛素敏感性和肝脏脂质积累减轻，表明FBLN7缺失对代谢健康具有保护作用。

ASPCs中表达的FBLN7调控系统代谢稳态

ASPCs特异性敲除小鼠（FBLN7-APKO）重现了全身敲除小鼠的表型，包括减轻的脂肪组织纤维化、改善的胰岛素信号通路活性和脂代谢紊乱。而过表达FBLN7则导致相反的代谢恶化效应。

ASPCs中表达的FBLN7调控肥胖相关脂肪组织纤维化

组织学分析显示FBLN7-APKO小鼠脂肪组织ECM沉积减少，纤维化标志物表达下降，α-SMA⁺细胞比例降低，巨噬细胞浸润减少。相反，FBLN7过表达加剧了这些纤维化表型。

FBLN7通过TSP1介导促纤维化信号

RNA-seq分析发现TSP1是FBLN7下游最显著下调的基因。机制研究表明FBLN7通过EGF样钙结合域与TSP1直接结合，延长TSP1蛋白半衰期，促进TGF-β活化。抑制TSP1功能可逆转FBLN7的促纤维化效应。

FBLN7中和抗体缓解肥胖相关脂肪组织纤维化并改善系统代谢稳态

研发的抗FBLN7中和抗体在体内实验中有效减轻了脂肪组织纤维化，改善了葡萄糖稳态和肝脏脂肪变性，证明了FBLN7作为治疗靶点的可行性。

本研究系统揭示了脂肪祖细胞中FBLN7-TSP1-TGF-β轴在肥胖相关脂肪组织纤维化中的核心作用。该信号通路的发现不仅深化了对脂肪组织病理性重构机制的理解，更重要的是为代谢性疾病的治疗提供了新的分子靶点。特别是FBLN7中和抗体的成功开发，展现了转化医学潜力，为干预肥胖相关并发症提供了新策略。该研究强调靶向脂肪祖细胞的抗纤维化治疗可能是改善代谢健康的有效途径，对未来代谢性疾病药物研发具有重要指导意义。