肠壁中的异位脂肪沉积主要通过局部缺氧作用导致L细胞发生凋亡（即细胞死亡）

《Obesity Research & Clinical Practice》：Ectopic fat deposition in intestinal wall caused the increase of L cell pyroptosis mainly through local hypoxia

本研究探讨肥胖状态下肠道L细胞功能障碍的机制。通过高脂饮食喂养小鼠模型发现，肠壁异位脂肪沉积导致局部缺氧，激活炎症小体，引发L细胞焦亡，抑制GLP-1分泌。该机制揭示了肥胖与2型糖尿病之间的关联，为治疗提供了新思路。

　　

刘一萌|吴慧慧|马倩文|卢志进|赵普|李晓宇|李梅燕|文杰

复旦大学静安医院内分泌与代谢科，上海200040，中国

摘要

目的

L细胞功能障碍常见于肥胖患者，其特征是胰高血糖素样肽-1（GLP-1）的分泌发生改变。肥胖状态下L细胞功能障碍的机制尚不明确。本研究旨在揭示肥胖状态下肠道L细胞GLP-1分泌变化的机制。

方法

研究探讨了喂食高脂饮食（HFD，60%热量来自脂肪）和热量限制饮食（CRD，热量为HFD组的50%）的雄性小鼠的代谢指标（如体重、空腹血糖和血脂）以及GLP-1分泌情况，并观察了小肠的局部脂肪浸润和缺氧现象。在此基础上，将肠道L细胞系GLUTag细胞在缺氧或炎症环境下进行体外培养，以分析其功能变化。

结果

喂食2周后，HFD组小鼠的体重、空腹血糖、血脂和促炎因子水平均升高。6周时，检测到局部缺氧现象，同时发现GLP-1分泌和L细胞数量下降。

在缺氧条件下培养的GLUTag细胞中，促炎因子gasdermin D和IL-18的表达增加，细胞增殖活性受到抑制，总体细胞数量减少。

结论

肥胖导致的肠道壁异常脂肪沉积主要通过局部缺氧加剧了L细胞的焦亡现象。

引言

肥胖是2型糖尿病（T2DM）的高风险因素[1]。非脂肪组织（如肝脏和胰腺）中过多的游离脂肪酸（FFA）沉积会导致细胞器（如线粒体和溶酶体）功能障碍，同时产生过多的活性氧（ROS），引发巨噬细胞的极化失衡，增加炎症因子的表达，最终抑制细胞的功能和活力[2, 3]。焦亡是一种促炎性的程序性细胞死亡。越来越多的研究表明，T2DM及其并发症与焦亡之间存在密切关系[4, 5]。焦亡的生化特征是炎症小体的形成，这一过程包括NOD样受体家族pyrin结构域包含3（NLRP3）的激活、Caspase-1的激活、gasdermin D（GSDMD）的切割、活性氧（ROS）的增加以及炎症因子（如IL-1β和IL-18）的高表达[6]。

20世纪80年代，胰高血糖素样肽-1（GLP-1）的发现[7, 8, 9, 10, 11, 12]及其对胰岛素的刺激作用[13, 14, 15]为理解T2DM的发病机制和治疗提供了新的方向。GLP-1是一种由肠道L细胞分泌的刺激胰岛素的激素，它不仅增加胰岛素分泌，还抑制胰高血糖素的分泌，促进β细胞的增殖和分化，并抑制细胞凋亡[16, 17, 18, 19]。超重人群的餐后GLP-1水平显著低于正常人群[20, 21]，但代谢水平无显著差异[22]，这可能主要是由于L细胞分泌不足所致。

L细胞广泛分布于肠道，尤其在远端肠道中密度较高[23]。L细胞功能障碍与肥胖和糖尿病的发展密切相关，研究发现长期高糖环境会显著损害L细胞的功能[24]。然而，其背后的机制尚不明确。先前的研究表明，肥胖小鼠的脂肪组织存在局部缺氧和炎症因子表达增加[25, 26, 27, 28, 29, 30]。Rausch等人[31]证实，喂食高脂饮食（HFD）的肥胖小鼠的脂肪组织中存在局部缺氧，缺氧区域有F4/80阳性的巨噬细胞浸润。M1巨噬细胞（存在于内脏脂肪组织中）通过分泌肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-1β（IL-1β）和白细胞介素-18（IL-18）等促炎细胞因子加重胰岛素抵抗[32, 33]。使用IL-1拮抗剂[34]进行全身抗炎治疗和局部肠道抗炎药物5-氨基水杨酸（5-ASA）[35]显示出一定的疗效。

基于此，我们提出一个假设：在肥胖状态下，肠道中的异常脂肪沉积会导致局部缺氧，增加M1巨噬细胞的浸润，引发L细胞的焦亡，增强局部炎症反应，并降低GLP-1和促胰高血糖素基因的分泌水平。肥胖状态下存在多种不利于L细胞功能的因素[36]。研究肥胖状态下L细胞功能及其调节机制的变化对于控制T2DM的进展具有重要意义。

实验部分

动物

使用4周大的雄性糖尿病（db/db）小鼠Cg-Dock7m+?/+Leprdb品系（Junke Bio，中国）。所有动物均在无病原体条件下饲养，并在12小时光照、12小时黑暗的周期中适应1周。研究采用双盲法，使用Excel函数进行随机分组。随机选取6只小鼠在禁食6小时后称重，通过颈椎脱位处死并作为基线数据。其余小鼠随机分配

高脂饮食加重葡萄糖和脂质代谢紊乱

随着喂养时间的延长，两组小鼠的体重和空腹血糖均有所增加（表1）。2周后，HFD组小鼠的体重（BW，图1a）和空腹血糖（FBG，图1b）显著高于CRD组。HFD组小鼠的口服葡萄糖耐受性更差（图1c），并出现胰岛素抵抗（图1e）。8周时，HFD组的AUC_OGTT（图1d）显著高于CRD组。

讨论

GLP-1是肠道L细胞在摄取营养时分泌的生理性肠促胰岛素激素[15]。研究发现，与健康瘦人相比，肥胖患者对营养物质的GLP-1分泌反应减弱或延迟[43]。饮食诱导和术后减重均能改善肥胖患者的GLP-1浓度[44, 45]。在肥胖状态下，脂肪组织会发生一系列动态变化，包括脂肪细胞肥大、凋亡和免疫细胞反应

结论

本研究表明，高脂饮食通过肠道脂肪的异常沉积在肠道组织中引发局部缺氧环境，上调氧诱导因子HIF1-α的表达，增加M1巨噬细胞的浸润，增强局部肠道炎症，最终导致L细胞焦亡，进一步加重炎症，并降低GLP-1和促胰高血糖素基因的表达。这项研究初步揭示了肥胖和T2DM中L细胞损伤的机制。

作者贡献声明

赵普：验证、数据分析。卢志进：撰写、审稿与编辑、项目管理、数据整理。李梅燕：撰写、审稿与编辑、验证。李晓宇：验证、监督、软件操作、项目管理。刘一萌：撰写、初稿撰写、方法学设计、数据分析、数据整理。马倩文：撰写、审稿与编辑、方法学设计、数据整理。吴慧慧：资源获取、项目管理、方法学设计

出版伦理

作者遵循Elsevier出版伦理政策中的伦理准则。

资助

本研究得到了国家自然科学基金（项目编号：81900755）和上海市卫生健康委员会（项目编号：20194Y0384和20214Y0245）的支持。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。