脂肪组织衰老关键生物标志物的发现：ELN、MXD1与FGF21在衰老调控网络中的核心作用

这篇研究通过整合生物信息学与机器学习方法，揭示了脂肪组织衰老的分子机制，鉴定出ELN、MXD1和FGF21三个关键基因（DEARGs）作为潜在生物标志物。研究结合蛋白互作网络（PPI）、LASSO回归分析和实验验证（qPCR、Oil Red O染色等），证实这些基因通过FoxO/JAK-STAT等通路调控糖代谢、炎症反应及细胞衰老，为衰老相关疾病（如肥胖、糖尿病）的干预提供了新靶点。

　　

1 Introduction

脂肪组织作为能量储存和内分泌器官，在衰老过程中表现出独特的分子和细胞变化。研究表明，脂肪组织衰老与系统性衰老及多种疾病（如动脉粥样硬化、2型糖尿病）密切相关。然而，其具体分子机制尚未完全阐明。本研究通过整合基因表达谱、衰老相关数据库（如GeneCards、HAGR）和生物信息学分析，旨在揭示脂肪组织衰老的关键驱动基因及其调控网络。

2 Results

2.1 Identification and functional enrichment of DEARGs for adipose tissue aging

通过比较年轻与老年小鼠脂肪组织的差异表达基因（DEGs），结合人类衰老基因集（ARGs），筛选出49个脂肪组织衰老相关差异表达基因（DEARGs）。功能富集分析显示，这些基因显著富集于糖稳态、FoxO信号通路、JAK-STAT通路、Th17细胞分化等衰老相关通路。其中，分子功能涉及β-连环蛋白（β-catenin）结合和DNA-染色质相互作用，细胞组分则集中于转录抑制复合物（如RNA聚合酶II）和TOR复合物。

2.2 Identification of hub DEARGs with the LASSO algorithm

蛋白互作网络（PPI）分析进一步筛选出5个核心基因：PCK1、ELN、MXD1、STAT3和FGF21。LASSO回归模型验证了这些基因的非零系数特征，其中ELN、MXD1和FGF21在老年个体脂肪组织中显著上调。GeneMANIA数据库分析揭示，这些基因通过共表达和直接互作参与能量代谢、细胞外基质重构等过程。

2.3 Datasets and qPCR Validation of hub DEARGs for adipose tissue aging

实验验证显示，D-半乳糖（D-gal）诱导的衰老模型中，ELN、MXD1和FGF21的mRNA水平显著升高。老年小鼠白色脂肪组织（WAT）的免疫荧光和H&E染色证实了脂肪细胞肥大和脂滴积累，与基因表达变化一致。

3 Discussion

ELN编码的弹性蛋白是维持组织弹性的关键成分，其降解产物（弹性蛋白肽）可加速衰老相关炎症。MXD1作为转录抑制因子，通过调控细胞周期参与衰老和肿瘤抑制。FGF21则是一种衰老相关激素，其循环水平随年龄增长而升高，并通过促进巨噬细胞M2极化发挥抗炎和代谢保护作用。这些基因的协同作用可能通过FoxO和AMPK通路影响脂肪组织功能衰退。

4 Limitations and future directions

当前研究基于小鼠模型和体外实验，未来需在人类临床样本中验证ELN、MXD1和FGF21的跨物种保守性。此外，需通过纵向研究明确这些基因的动态变化与衰老进程的因果关系。

5 Conclusions

ELN、MXD1和FGF21的发现为脂肪组织衰老提供了新型生物标志物，其调控网络可能成为延缓衰老或治疗年龄相关疾病的潜在靶点。

6 Materials and methods

研究采用C57BL/6小鼠和3T3-L1脂肪细胞模型，结合RNA-seq、qPCR、免疫荧光和组化技术（如SA-β-gal染色），系统分析了基因表达与表型关联。数据分析依托R语言（limma、ClusterProfiler）和STRING、GeneMANIA等生物信息学工具。