膳食宏量营养素调控雄性及雌性子代棕色脂肪组织蛋白质组的跨代影响机制研究

本研究通过几何营养框架(GFN)系统探究了10种等热量饮食对雄性C57BL/6J小鼠棕色脂肪组织(BAT)蛋白质组的影响及其跨代效应。研究发现>50%的BAT蛋白质组受宏量营养素调控，其中UCP1（解偶联蛋白1）在高脂饮食中表达升高，而父代蛋白质摄入会负向调控雌性子代BAT中basigin（BSG）的表达。该研究为理解膳食成分通过非遗传机制影响代谢健康提供了新视角。

　　

代谢健康与膳食营养的关联机制一直是生命科学领域的核心问题。近年来，棕色脂肪组织(BAT)因其独特的产热能力和代谢调控作用成为研究热点，但膳食宏量营养素如何动态重塑BAT功能，以及这种影响能否跨代传递仍不明确。传统研究多聚焦单一营养素或热量限制，而忽略蛋白质、脂肪、碳水化合物三者交互作用，更缺乏对父代饮食影响子代代谢的机制探索。

悉尼大学Charles Perkins中心（The University of Sydney, Charles Perkins Centre）的Erin L. Macartney团队在《Cell Reports》发表研究，通过几何营养框架(Geometric Framework for Nutrition, GFN)设计10种等热量饮食，系统分析宏量营养素对雄性小鼠及其子代BAT蛋白质组的影响。研究发现父代低脂饮食会扩大BAT体积但降低UCP1表达，同时激活蛋白质周转通路；而父代蛋白质摄入量会特异性下调雌性子代BAT中basigin（调控Ucp1转录的关键分子）的表达。这一发现揭示了膳食成分通过非遗传机制调控代谢健康的新范式。

研究采用三大关键技术：1) 基于GFN的等热量饮食设计（蛋白质5%-60%、脂肪5%-75%、碳水化合物5%-75%）；2) 基于质谱的BAT全蛋白质组分析（DIA-NN软件处理）；3) 跨代实验设计（F0雄性饲喂特定饮食后与标准饮食雌性交配，分析F1子代BAT表型）。

膳食对父代BAT蛋白质组的影响
通过聚类分析将1,385个饮食响应蛋白分为5类，其中两类（簇3和簇4）与BAT重量显著相关。低脂饮食（高碳水/蛋白）使BAT体积增大，但伴随UCP1和嘌呤合成蛋白（如CS、NDUFS2）表达下降，而蛋白质周转相关蛋白（如PSMB2、VCP）上调。相反，高脂饮食显著提升UCP1和CKB（肌酸激酶B，参与产热循环）水平。

父代饮食对子代的跨代效应
仅雌性子代BAT中basigin（BSG）表达受父代膳食蛋白负调控，且响应模式与父代相似。BSG作为单羧酸转运体伴侣，其下调可能影响子代BAT的产热能力。而父代饮食对雄性子代BAT蛋白质组无显著影响，这与前期发现的代谢表型性别差异一致。

该研究首次在蛋白质组层面揭示：1) 宏量营养素通过动态平衡UCP1依赖与非依赖产热通路调控BAT功能；2) 父代蛋白质摄入可特异性编程雌性子代BAT的分子特征。这些发现为代谢疾病的营养干预提供了新靶点，尤其提示父代膳食成分可能通过调控BSG等分子影响子代代谢健康。未来研究可进一步探索UCP1活性调控机制及寒冷刺激下跨代效应的表现。