靶向RIZ1/AKT/mTOR轴：双通路抑制剂逆转基因缺陷型肥胖代谢紊乱的新机制

《Biomedicine & Pharmacotherapy》：Co-treatment of ticagrelor and anti-PD-1 immunotherapy in tumor-associated macrophages reduces pancreatic cancer cell growth and migration through the TGF-β1/Smad2 pathway

本研究针对RIZ1（视网膜母细胞瘤蛋白相互作用锌指蛋白1）缺失导致肥胖及AKT/mTOR（蛋白激酶B/雷帕霉素靶蛋白）通路异常激活的关键科学问题，通过给予Riz1-/-小鼠AKT抑制剂阿富塞替布（afuresertib）或mTOR抑制剂雷帕霉素（rapamycin）干预，系统评估了其对体重、代谢参数及信号通路的影响。结果表明，两种抑制剂均能显著改善肥胖表型、肝脂肪变性、糖脂代谢紊乱及胰岛素抵抗，并有效抑制肝脏、肌肉和脂肪组织中AKT/mTOR信号通路的过度活化。该研究揭示了RIZ1/AKT/mTOR轴在维持代谢稳态中的核心作用，为遗传性肥胖及相关代谢性疾病的靶向治疗提供了新的理论依据和潜在策略。

　　

肥胖与肿瘤已成为全球性的重大健康挑战，两者共享某些共同的病因学因素，如表观遗传机制失调、饮食模式和生活方式等。其中，肿瘤抑制因子RIZ1（PR结构域锌指蛋白2）作为一种组蛋白H3K9me1甲基转移酶，不仅在肿瘤发生中扮演着关键角色，其与代谢紊乱的关联也日益受到关注。先前研究发现，Riz1基因敲除（Riz1^-/-）小鼠会出现肥胖表型，并伴随着AKT（V-Akt murine thymoma viral oncogene homolog，亦称PKB）/mTOR（mechanistic target of rapamycin）信号通路的异常激活。然而，一个悬而未决的关键问题是：在RIZ1缺失的背景下，直接抑制AKT或mTOR能否有效逆转其导致的肥胖及相关代谢异常？这不仅是理解RIZ1生理功能的重要环节，也对开发针对特定遗传背景的肥胖干预策略具有潜在意义。

为了回答这一问题，来自广州医科大学附属清远医院的研究团队在《Biomedicine 》上发表了一项深入研究。研究人员以Riz1^-/-小鼠为模型，通过长期给予AKT抑制剂afuresertib或mTOR抑制剂rapamycin，系统性地探究了这两种靶向干预对小鼠生存率、体重变化、能量代谢、葡萄糖稳态、胰岛素敏感性、血清脂质水平、肝脏脂肪变性以及关键信号通路和代谢相关基因表达的影响。

本研究主要应用了几项关键技术方法：首先，利用Riz1基因敲除（KO）小鼠模型（样本来源于赛业生物）进行在体药理学干预实验；其次，通过代谢笼系统（CLAMS）连续监测小鼠的能量代谢参数，如摄食量、饮水量、活动量、耗氧量（VO₂）和二氧化碳产量（VCO₂），并计算呼吸交换率（RER）和产热量；第三，进行葡萄糖耐量试验（GTT）和胰岛素耐量试验（ITT）以评估糖代谢功能；第四，采用油红O（ORO）染色对肝脏冰冻切片进行染色和定量分析，评估肝内脂质积聚程度；第五，运用蛋白质印迹（Western blot）技术检测肝脏、肌肉和脂肪组织中AKT/mTOR信号通路关键蛋白（如p-AKT、AKT、p-mTOR、mTOR、p-S6、S6、p-4EBP1、4EBP1）的磷酸化水平；最后，通过定量逆转录PCR（qRT-PCR）分析肝脏组织中一系列与能量和脂质代谢相关基因（如L-Fabp、Pparα、Pparγ、Ubiad1、Cyp4a12、Atp5g2）的mRNA表达变化。

3.1. Afuresertib和rapamycin治疗对KO小鼠的生存分析

研究人员首先评估了不同处理组小鼠的长期生存情况。在整个观察期内，野生型（WT）和未经抑制剂处理的KO组小鼠均保持100%存活。相比之下，接受AKT抑制剂afuresertib治疗的KO+Afu组最终存活率为53.85%（7/13），而接受mTOR抑制剂rapamycin治疗的KO+Rapa组存活率为75%（6/8）。尽管组间差异未达到统计学显著性（P=0.0865），但数据提示抑制剂治疗对KO小鼠存在一定的毒性效应，且afuresertib的毒性可能大于rapamycin，前者导致的死亡多发生在观察早期，后者则多见于后期。

3.2. AKT和mTOR抑制剂改善KO小鼠的代谢紊乱

本研究的核心发现是两种抑制剂均能显著改善Riz1^-/-小鼠的肥胖及相关代谢表型。在持续高脂饮食喂养下，KO小鼠体重显著增加，而经afuresertib或rapamycin处理后，其体重增长得到有效遏制。形态学观察和定量分析显示，KO小鼠肝脏出现严重脂肪变性，脂滴面积显著增加，而抑制剂治疗显著减轻了肝内脂肪积聚。同时，KO小鼠附睾脂肪垫重量显著增加，抑制剂治疗则使其重量显著回落。这些结果表明，抑制AKT或mTOR信号能够有效缓解RIZ1缺失所导致的体重增加和肝脏脂肪变性。

代谢笼测试揭示能量代谢改变

为了深入探究代谢表型背后的机制，研究人员进行了代谢笼分析。结果发现，各组小鼠在食物和水分摄入量上无显著差异。在能量消耗方面，KO小鼠的产热量显著低于WT小鼠，而两个抑制剂治疗组（KO+Afu和KO+Rapa）的产热量则显著升高，尤其在黑暗（活动）期更为明显。更重要的是，抑制剂治疗组小鼠的耗氧量（VO₂）和二氧化碳产量（VCO₂）均显著高于KO组，表明其基础代谢率提升。尤为关键的是，抑制剂治疗组小鼠的呼吸交换率（RER）在光照期显著降低，提示其能量来源更多地依赖于脂肪氧化而非葡萄糖氧化。这些数据共同说明，抑制AKT或mTOR可通过增强能量消耗和促进脂质利用来逆转RIZ1缺失导致的代谢缺陷。

糖代谢和胰岛素敏感性改善

血清学检测显示，KO小鼠存在明显的高血糖和高胰岛素血症，而抑制剂治疗显著降低了空腹血糖和胰岛素水平。在功能学实验中，KO小鼠表现出葡萄糖耐量受损和胰岛素敏感性下降，而afuresertib或rapamycin处理则显著改善了其葡萄糖调节能力和胰岛素敏感性，特别是在KO+Rapa组效果更为显著。这表明靶向干预AKT/mTOR通路可以恢复Riz1^-/-肥胖小鼠的葡萄糖稳态。

血清脂质参数变化

对血清脂质谱的分析发现，与WT组相比，KO小鼠的甘油三酯（TG）水平显著升高，而经过afuresertib或rapamycin治疗后，血清TG水平显著降低。各组间的总胆固醇（CHO）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）和高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）水平则无统计学差异。这说明抑制剂治疗主要改善了与肥胖密切相关的甘油三酯代谢紊乱。

3.3. 代谢相关基因表达分析

通过qRT-PCR对肝脏中一系列代谢相关基因的表达进行分析，研究人员发现了抑制剂治疗的分子层面影响。与KO组相比，抑制剂治疗组小鼠肝脏中L-Fabp（肝脏特异性脂肪酸结合蛋白）、Pparα（过氧化物酶体增殖物激活受体α）、Pparγ、Ubiad1（UbiA异戊二烯转移酶结构域包含蛋白1）、Cyp4a12（细胞色素P450家族4亚家族A成员12）和Atp5g2（ATP合成酶膜亚基g2）的mRNA表达水平均出现下调。这些基因分别参与细胞内脂质转运、脂质和葡萄糖代谢稳态调节、辅酶Q生物合成、脂肪酸氧化以及线粒体ATP合成。它们的表达下调可能与抑制剂治疗后代谢改善、对相关通路需求降低有关，从转录水平反映了代谢状态的正常化。

3.4. AKT/mTOR通路分析

Western blot结果证实，Riz1^-/-小鼠的肝脏、肌肉和脂肪组织中AKT/mTOR信号通路确实处于高度激活状态，表现为关键蛋白（AKT、mTOR、S6、4EBP1）的磷酸化水平显著升高。正如预期，afuresertib处理有效抑制了上游AKT的磷酸化，并进而抑制了整个AKT/mTOR级联反应（p-mTOR/mTOR, p-S6/S6, p-4EBP1/4EBP1）。而rapamycin则选择性抑制了mTOR及其下游效应分子S6和4EBP1的磷酸化，但对AKT的磷酸化状态没有影响。这表明，无论是抑制通路的上游（AKT）还是下游关键节点（mTOR），都能有效纠正Riz1^-/-小鼠组织中异常活跃的AKT/mTOR信号，这很可能是其改善代谢表型的直接分子基础。

综合以上研究结果，可以得出结论：在Riz1基因敲除导致的肥胖小鼠模型中，药理性抑制AKT或mTOR信号通路能够有效逆转肥胖表型、肝脂肪变性、糖脂代谢紊乱和胰岛素抵抗。这种改善作用与抑制组织中过度活跃的AKT/mTOR信号、提升能量消耗、促进脂质氧化以及调节代谢相关基因表达密切相关。该研究不仅证实了RIZ1/AKT/mTOR轴在肥胖代谢调控中的核心地位，也揭示了靶向该通路治疗RIZ1功能缺失相关代谢性疾病的潜在价值。

在讨论部分，研究人员深入分析了研究结果的潜在机制和意义。他们指出，afuresertib和rapamycin虽然作用靶点不同（AKT抑制剂作用更上游、更广泛；mTOR抑制剂更特异性地作用于mTORC1），但均能产生类似的代谢改善效果，提示mTORC1可能是RIZ1/AKT3轴下游导致代谢紊乱的关键效应器。基因表达的变化（如Pparα/γ、L-Fabp下调）支持了RIZ1缺失通过AKT/mTOR通路促进脂肪生成的假说。而Ubiad1、Cyp4a12、Atp5g2等线粒体相关基因的表达下调，则暗示抑制剂治疗可能通过恢复线粒体功能和电子传递链效率来促进脂质分解。研究人员还将RIZ1在肥胖和肿瘤中的作用联系起来，认为RIZ1通过抑制AKT/mTOR通路同时调控细胞代谢和生长，这可能是其在两种疾病中均发挥作用的共同机制，提示代谢干预（如mTOR抑制）或有助于降低肥胖易感个体的肿瘤风险。

当然，本研究也存在一些局限性，例如仅使用了雄性小鼠，未能评估性别差异的影响；缺乏WT小鼠加抑制剂对照组；对抑制剂长期安全性及下游信号网络的全面分析尚有不足；RIZ1的直接靶基因谱也有待进一步阐明。尽管如此，这项研究利用双抑制剂策略确证了RIZ1/AKT/mTOR轴在代谢稳态调控中的关键作用，为理解肥胖发病机制和开发精准治疗策略奠定了重要的理论基础。