衰老小鼠肝脏代谢与胰岛素敏感性的转录组和表观基因组特征解析及其干预靶点探索

本研究针对衰老相关胰岛素敏感性下降及代谢紊乱的机制难题，通过整合代谢笼、高胰岛素-正葡萄糖钳夹技术和同位素示踪实验，结合转录组与DNA甲基化分析，系统揭示了老年小鼠肝脏线粒体功能障碍（如PDHflux 降低、PCflux 升高）的关键分子特征，发现Pck1、Ets1等基因模块与代谢通路互作网络，为靶向干预年龄相关性代谢疾病提供了新靶点。

　　

论文解读
随着全球老龄化加剧，年龄相关的胰岛素抵抗和葡萄糖代谢紊乱已成为2型糖尿病和非酒精性脂肪肝(NAFLD)的重要诱因。尽管肝脏在糖代谢稳态中发挥核心作用，但衰老肝脏的分子特征与代谢功能障碍的关联仍存在认知空白。耶鲁大学的研究团队通过多组学联用策略，首次绘制了衰老肝脏从表型到分子层面的全景图谱。

研究采用高胰岛素-正葡萄糖钳夹技术(hyperinsulinemic-euglycemic clamp)监测20月龄老年小鼠的全身胰岛素敏感性，结合¹³
C标记的丙酮酸示踪技术定量三羧酸循环(TCA cycle)通量变化，并整合RNA-seq和全基因组DNA甲基化测序。关键发现包括：老年小鼠表现出典型的全身性胰岛素抵抗，伴随肝脏线粒体功能特异性损伤——丙酮酸脱氢酶(PDH)通量下降40%、脂肪酸β氧化减弱，而丙酮酸羧化酶(PC)通量异常升高2.3倍。分子层面鉴定出Pck1(磷酸烯醇丙酮酸羧激酶)和炎症调控因子Socs3的甲基化修饰与表达失调，网络分析发现ME-Glucose模块中Ets1转录因子与脂代谢通路(如Ppp1r3b)的强关联性。

主要结果

1. 衰老伴随全身及肝脏特异性胰岛素抵抗：老年小鼠空腹胰岛素水平升高68%，肝糖输出(EGP)增加，但胰岛素刺激的葡萄糖摄取率降低。
2. 线粒体代谢重编程：同位素示踪显示TCA循环底物利用异常，PDH_flux
   抑制导致乙酰-CoA生成减少，而PC_flux
   增强促进糖异生。
3. 表观遗传-转录组耦合网络：DNA甲基化模块富集TCF-1结合位点和脂代谢通路，而转录组模块受miR-155-5p调控，提示表观遗传调控与转录后调控的协同作用。

结论与意义
该研究首次阐明衰老肝脏中胰岛素抵抗与线粒体代谢缺陷的分子桥梁，揭示Ets1-Ppp1r3b-Enpp3蛋白互作网络可能成为干预靶点。特别值得注意的是，研究发现脂肪含量非依赖性的胰岛素敏感性下降机制，为开发针对老年代谢疾病的精准疗法提供了新思路。论文发表于《Mechanisms of Ageing and Development》，其多组学整合分析范式也为衰老研究提供了方法学参考。