编辑推荐：
为探究母体甲状腺激素对后代 Lep 表达的影响及机制，研究人员开展相关研究。结果发现其影响后代 gWAT 中 Lep 表达，且在人体中 LEP UE 甲基化与体脂 % 有关。该研究为理解母婴代谢健康关联提供新视角，值得科研读者一读。
在当今社会，肥胖问题愈发严重，已经成为了威胁人类健康的一大 “杀手”。肥胖可不是简单的体重增加，它与多种代谢性疾病紧密相连，像是糖尿病、心血管疾病等。要想有效预防和治疗肥胖，就得搞清楚体重和脂肪量的调控机制。在这个过程中，有一个关键角色 —— 瘦素（leptin，简称 Lep），它主要由白色脂肪组织分泌，是调节能量平衡和新陈代谢的 “小能手” ，对肥胖的发展起着至关重要的作用。
然而，以往人们对瘦素功能的研究，大多集中在它通过受体在大脑中的作用，却忽略了瘦素基因表达的调控元件。实际上，瘦素转录会受到胰岛素、缺氧、激素信号等多种因素的影响，而且还有一种与脂肪量相关的长链非编码 RNA（lncOb）也参与其中。在小鼠身上，缺少功能性 lncOb 会导致血浆瘦素水平降低和肥胖；在人类中，lncOb 对应区域的单核苷酸多态性（rs10487505）与循环瘦素水平和肥胖有关，但却不影响瘦素基因表达，这背后的机制至今还是个谜。
除了这些，根据健康与疾病的发育起源（DOHaD）理论，胎儿在子宫内的环境对其脂肪组织发育以及日后肥胖和代谢疾病的发生风险有着重要影响。母亲在孕期的各种因素，比如营养状况、激素水平等，都可能改变胎儿的激素环境，进而对后代的瘦素调节产生长期影响。就像母亲孕期高脂肪饮食会让后代瘦素水平持续升高、血压上升，这些变化还与表观遗传记忆有关。
甲状腺激素也是影响胎儿发育的重要因素，它对胎儿组织的发育和成熟起着关键作用。甲状腺功能不足会改变脂肪组织发育，增加新生儿生存风险以及日后肥胖和代谢功能障碍的可能性。虽然甲状腺激素的重要性已被熟知，但母亲患甲状腺功能亢进对后代的影响却还不明确。有研究发现，孕期母亲使用 T3 治疗能改善成年雄性后代的葡萄糖耐量，还能促进后代棕色脂肪组织产热，但具体机制并不清楚。而且，T3 治疗的母亲血清中参与 DNA 甲基化的胆碱水平升高，这暗示着表观遗传机制可能在其中发挥作用。
此外，表观遗传机制，尤其是 DNA 甲基化，被认为在儿童肥胖风险的调控中扮演着重要角色。母亲孕期的环境暴露，比如饮食、接触污染物等，都可能引起后代的表观遗传变化，影响疾病的发展。之前也有研究表明，母亲肥胖可能通过调节后代瘦素基因上游增强子的 DNA 甲基化，导致瘦素基因表达增加，进而促进白色脂肪组织积累。
综合来看，虽然人们已经知道很多因素与肥胖和代谢疾病有关，但仍有许多问题亟待解决。比如，母亲甲状腺激素水平到底如何影响后代瘦素表达？这种影响是否通过表观遗传调控，特别是瘦素上游增强子（Lep UE）的 DNA 甲基化来实现？在体外，对这个上游增强子进行表观遗传编辑能否调节瘦素表达和脂肪生成？还有，人类大网膜内脏脂肪组织（OVAT）中 LEP UE 的 DNA 甲基化与瘦素表达、体脂百分比之间又有怎样的关系呢？
为了弄清楚这些问题，研究人员在《Clinical Epigenetics》期刊上发表了一篇名为 “Maternal thyroid hormones influence offspring leptin regulation via DNA methylation of an upstream enhancer” 的论文。他们通过一系列实验，得出了一些重要结论：母亲甲状腺激素会以性别特异性的方式影响后代性腺白色脂肪组织（gWAT）中 Lep 的表达，这可能与 Lep UE 的 DNA 甲基化变化有关；体外实验表明，仅 Lep UE 的 DNA 甲基化不足以调节 Lep 表达或脂肪细胞脂质积累；在肥胖人群中，LEP UE 的 DNA 甲基化与体脂百分比有关，而且在女性中，瘦素血清水平可能是这种关联的中介因素。这些结论为我们理解母亲甲状腺激素与后代代谢健康的关系提供了新的视角，也为肥胖及相关代谢疾病的研究和治疗开辟了新方向。
在这项研究中，研究人员用到了几个关键技术方法。首先是构建动物模型，他们利用之前研究的小鼠样本，通过给怀孕的野生型雌性 C57BL/6NCrl 小鼠饮用含 T3 的水来诱导其甲状腺功能亢进，以此研究母亲甲状腺功能亢进对后代白色脂肪组织功能的影响。其次是使用人类队列研究，从莱比锡肥胖生物样本库（LOBB）收集人类 OVAT 样本，对这些样本进行 DNA 甲基化分析、表型分析等，探究相关因素之间的关系。此外，还运用了体外实验技术，如利用 dCas9 - SunTag - TET1 系统对小鼠前脂肪细胞的 Lep UE 进行靶向低甲基化处理，检测处理后细胞的 DNA 甲基化水平、Lep mRNA 水平和脂质积累情况等。
下面我们来详细看看研究结果：
- 后代身体成分变化：研究人员通过对怀孕小鼠进行 T3 处理，然后在后代 5 - 7 个月大时分析其身体成分。双因素方差分析发现，母亲孕期 T3 处理对成年后代的体重、总脂肪量和 gWAT 质量相对于体重的百分比有显著影响。进一步按性别分层比较发现，这种影响在雌性后代的体重上表现得尤为明显，而且在脂肪量方面，虽然雄性后代变化不显著，但趋势与雌性相似。这表明母亲孕期甲状腺激素水平对后代身体成分有着重要影响，而且这种影响在不同性别中有所差异。
- 瘦素表达和甲基化水平的变化：研究人员检测了后代 gWAT 中 Lep mRNA 水平、DNA 甲基化水平以及瘦素血清水平。结果发现，性别和母亲 T3 处理对后代 gWAT 中 Lep mRNA 水平有显著的交互作用。具体来说，T3 处理的母亲所生雌性后代的 Lep mRNA 水平明显低于对照组，而雄性后代虽然 Lep mRNA 水平有所升高，但与对照组相比差异不显著。在 DNA 甲基化方面，T3 处理的母亲所生雌性后代 gWAT 中 Lep UE 的 DNA 甲基化水平显著高于对照组，而雄性后代之间没有差异。瘦素血清水平方面，虽然性别和 T3 处理没有显著的交互作用，但 T3 处理有明显的主效应，分层后发现雄性后代差异显著，雌性后代虽差异不显著，但也有降低的趋势。此外，研究人员还发现，在雌性后代中，gWAT 中 Lep mRNA 表达和瘦素血清水平与 gWAT 质量、总脂肪量和体重呈强正相关；在雄性后代中，只有瘦素血清水平与这些指标呈正相关，Lep mRNA 表达则不相关。而且，在雌性后代中，Lep UE 甲基化与体重和瘦素血清水平呈负相关，在雄性后代中则不相关。这一系列结果表明，母亲 T3 处理对后代瘦素表达和甲基化水平的影响存在性别差异，并且瘦素表达、甲基化水平与身体脂肪相关指标之间的关系也因性别而异。
- 后代 gWAT 的全基因组表达变化：为了深入了解母亲 T3 处理导致后代身体成分改变的分子机制，研究人员对成年后代的 gWAT 进行了微阵列基因表达分析。虽然经过多重检验校正后，母亲 T3 处理对成年后代基因表达的影响在全基因组水平上没有达到显著差异，但通过放宽筛选标准，还是鉴定出了一些差异表达基因（DEGs）。在雌性后代中，Lep 是差异最显著的基因之一，这与之前定量实时 PCR 的结果一致。而且，上调的基因参与了 “白色脂肪细胞分化” 过程，下调的基因中包括多个参与 “胆固醇生物合成” 途径的基因。在雄性后代中，“非嗅觉 G 蛋白偶联受体”（GPCRs）相关基因表达上调，“细胞质核糖体蛋白” 相关基因表达下调。这些结果揭示了母亲 T3 处理对后代 gWAT 基因表达的影响，以及不同性别后代在分子机制上的差异。
- 体外 Lep 上游增强子低甲基化实验：研究人员利用 dCas9 - SunTag - TET1 系统对永生化小鼠附睾前脂肪细胞的 Lep UE 进行靶向低甲基化处理。结果显示，处理后的细胞 Lep UE DNA 甲基化水平在诱导当天比未处理细胞降低了约 20%，并且在脂肪细胞分化过程中保持稳定。然而，这种低甲基化处理并没有对 Lep mRNA 水平和脂质积累产生显著影响。虽然在某些时间点，处理组与未处理组或质粒对照组之间的 Lep mRNA 水平存在差异，但经过多重检验校正后，这些差异并不显著。在脂质积累方面，处理组与对照组之间也没有显著差异。此外，研究人员还在 3T3L1 细胞和雌性小鼠腹股沟脂肪细胞中进行了类似实验，结果也表明 Lep UE 低甲基化对 Lep mRNA 水平和脂质积累的影响因细胞类型而异，且大多不显著。这说明 Lep UE 的 DNA 甲基化与 Lep 基因表达和脂肪细胞脂质积累之间的关系并不简单，可能受到多种因素的调控。
- 人类内脏脂肪组织中瘦素表达和甲基化水平的性别差异：研究人员对人类 OVAT 样本进行亚硫酸氢盐测序，发现女性的 LEP UE 甲基化水平显著高于男性。在整个队列中，女性的 OVAT LEP mRNA 表达水平显著低于男性，而瘦素血清水平则显著高于男性。这表明在人类中，瘦素表达和甲基化水平也存在明显的性别差异。
- 人类 LEP 上游增强子甲基化与体脂百分比的性别特异性因果关系：相关分析发现，在肥胖女性中，LEP 上游增强子的 DNA 甲基化与体脂百分比呈显著正相关，与瘦素血清水平也呈正相关，但与 LEP mRNA 水平无显著关联；在肥胖男性中，LEP UE 甲基化与任何性状都没有相关性。进一步的中介分析表明，在女性中，LEP UE DNA 甲基化对体脂百分比的影响部分通过瘦素血清水平介导。这揭示了人类 LEP UE 甲基化与体脂百分比之间的关系，以及瘦素血清水平在其中的中介作用，而且这种关系存在明显的性别特异性。
综合研究结论和讨论部分来看，这项研究意义重大。它揭示了母亲甲状腺激素在塑造后代代谢结果中的重要作用，强调了孕期母亲甲状腺激素水平对成年后代身体成分的影响，并且发现了 Lep UE 的 DNA 甲基化在瘦素表达和体脂百分比调控中的性别特异性作用。虽然研究存在一些局限性，比如动物和人类研究的样本量较小，可能限制了研究结果的普遍性和统计效力；动物实验无法完全模拟人类情况，而且人类样本来自肥胖个体，研究结果不能直接推广到普通人群等，但这些并不影响研究的价值。研究人员成功在脂肪细胞中进行了靶向表观遗传编辑，这为进一步研究表观遗传调控机制提供了新方法，也为肥胖及相关代谢疾病的治疗带来了新的希望。说不定在未来，我们可以根据这些研究成果，开发出更有针对性的治疗策略，帮助那些受肥胖和代谢疾病困扰的人们。
