《International Journal of Molecular Sciences》：Metformin Modulates Ferroptosis-Related and Antioxidant Gene Expression in Brown Adipose Tissue
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二甲双胍是一种广泛使用的降糖药，除血糖控制外还具有抗炎和抗氧化等多效作用，但其对棕色脂肪组织（BAT）中细胞因子信号及铁死亡相关通路的影响尚不清楚。研究人员在分化棕色脂肪细胞及高脂饮食（HFD）诱导肥胖小鼠模型中检测二甲双胍的转录与代谢响应。分化棕色脂肪细胞经
二甲双胍是一种广泛使用的降糖药，除血糖控制外还具有抗炎和抗氧化等多效作用，但其对棕色脂肪组织（BAT）中细胞因子信号及铁死亡相关通路的影响尚不清楚。研究人员在分化棕色脂肪细胞及高脂饮食（HFD）诱导肥胖小鼠模型中检测二甲双胍的转录与代谢响应。分化棕色脂肪细胞经二甲双胍处理后行RNA测序与RT-qPCR分析；C57BL/6雄性小鼠喂饲HFD并予二甲双胍，评估全身代谢参数及BAT特异性响应，经组织学、RT-qPCR与Western blot验证。转录组分析鉴定出细胞因子-细胞因子受体互作与铁死亡相关KEGG通路富集的差异表达基因。二甲双胍调控多种炎症细胞因子基因表达，上调抗氧化与铁死亡防御相关基因，包括谷胱甘肽合成基因Gclc与Gclm，以及Hmox1、Gpx4、Nfe2l2（Nrf2）和Slc7a11；其中Gpx4在BAT的mRNA与蛋白水平均表现最一致的上调。在HFD喂饲小鼠中，二甲双胍改善葡萄糖耐受并提升BAT中抗氧化与铁死亡相关基因表达，与体外发现一致。结果表明二甲双胍在BAT中协同调控抗氧化与铁死亡防御相关基因表达，提示代谢应激下存在组织保护性转录程序。研究确定了二甲双胍在BAT中的免疫代谢与铁死亡相关候选靶点，为其超越降糖的组织特异性作用机制研究提供依据。
研究背景：二甲双胍（1,1-二甲基双胍）源自法国丁香，是2型糖尿病（T2D）一线口服药，除增强胰岛素敏感性、抑制肝糖生成与肠糖吸收外，还展现抗炎、抗氧化及抗癌重定位潜力。其进入细胞依赖有机阳离子转运体，在肠、肝、肾蓄积高于血浆，但在脂肪组织（含棕色脂肪组织BAT）的摄取较低且组织特异性响应机制未明。BAT富含线粒体与多不饱和脂肪酸（PUFA）膜脂，产热时易发铁依赖的脂质过氧化性细胞死亡即铁死亡（ferroptosis），而二甲双胍是否及如何在该组织中调控铁死亡与抗氧化防御尚无报道。鉴于二甲双胍的AMPK（5′腺苷酸活化蛋白激酶）/Nrf2（核因子E2相关因子2）轴在别处被证实抗铁死亡，本研究旨在明确二甲双胍在BAT细胞与高脂应激下是否启动协同保护转录程序。论文发表于《International Journal of Molecular Sciences》。
主要关键技术方法：体内外两部分。体外采用新生小鼠肩胛间BAT原代棕色前脂肪细胞，诱导分化为成熟脂肪细胞后予2 mM二甲双胍处理24 h；体内选用8周龄C57BL/6雄性野生型小鼠，分别喂普通饲料（chow）或60%脂肪高脂饲料（HFD）8周建立肥胖模型，腹腔注射二甲双胍（250 mg/kg，每周3次）1个月（chow组）或2个月（HFD组），设PBS对照。检测技术包括RNA测序（Illumina NovaSeq 6000，mm9比对）、RT-qPCR、Western blot（抗体靶向Gpx4、Nrf2、Slc7a11、Keap1等）、H&E与油红O组织学、免疫组化（IHC）定Gpx4、冷耐受试验（4 ℃直肠温）、葡萄糖/胰岛素耐受试验（GTT/ITT）及丙二醛（MDA）脂质过氧化定量。仅用雄性小鼠，未测组织药物浓度，未用通路抑制剂或敲除验证。
研究结果：
2.1 棕色脂肪细胞二甲双胍处理的转录组分析：RNA-seq显示2645个差异基因（1069上调、1576下调），KEGG富集于细胞因子-细胞因子受体互作与铁死亡通路，证实二甲双胍重编程棕色脂肪细胞转录景观。
2.2 二甲双胍改变棕色脂肪细胞炎症细胞因子基因表达：qPCR验证Hmox1（约8倍上调）、Gclc、Sat1、Slc7a11、Gclm、Slc3a2等铁死亡防御基因及Csf1、Gdf15、Tnfrsf1a等细胞因子基因转录增强，表明抗炎与抗铁死亡协同激活。
2.3 二甲双胍对chow喂饲小鼠全身代谢的影响：250 mg/kg×1月处理未改体温调节、血清糖脂与肝酶（AST略降、TG略升），BAT/WAT组织学无显著差异，说明BAT分子响应可独立于全身代谢改善发生。
2.4 二甲双胍调控BAT中铁死亡相关基因与蛋白表达：chow小鼠BAT中qPCR示Gclc、Gclm、Slc7a11、Gpx4、Nfe2l2、Ftl1、Fth1、Slc11a2上调；Western blot确认Gpx4、Nrf2、Slc7a11蛋白升高，Keap1趋势性降，Fth1/Slc11a2不变，转录-翻译一致。
2.5 二甲双胍在饮食诱导肥胖小鼠的代谢效应：HFD+二甲双胍2月减重、改善GTT/ITT、冷暴露直肠温更高（产热增强），肝脂肪变与WAT肥大减轻；但BAT候选细胞因子（Tslp、Gdf15等）体内无差异，血清肝脂参数组间无变。
2.6 二甲双胍上调HFD小鼠BAT抗氧化与铁死亡相关基因：HFD下BAT的Gclc、Gclm、Gpx4 mRNA显著升，Nfe2l2/Fth1不变；蛋白与IHC示Gpx4最一致上调；MDA含量降低，证明Gpx4主导的抗氧化防御削弱脂质过氧化。
讨论总结：研究人员指出二甲双胍经AMPK依赖或不依赖方式增强BAT抗铁死亡转录程序，Gclc/Gclm保障谷胱甘肽（GSH）合成、Slc7a11维持胱氨酸导入、Gpx4清除磷脂氢过氧化物，Hmox1解血红素铁，构成协同屏障；Nrf2在chow组参与、但在HFD组Nfe2l2转录未变而Gpx4仍上调，提示存在Nrf2非依赖末端效应器机制。细胞因子通路富集可能反映低度应激适应性而非单纯炎症。局限包括未直测AMPK活性、缺雌性队列、未定BAT特异贡献（需去神经/消融）、未测组织药浓、Gpx4功能缺失未做。临床换算剂量约1.2–1.4 g/日（60–70 kg人），属常用区间。
结论翻译：本研究证明二甲双胍是棕色脂肪细胞转录组的强效调控因子，尤其作用于抗铁死亡信号通路。铁死亡抵抗基因的协同上调伴随Nrf2靶基因诱导及炎症过程调节，该协调响应为理解二甲双胍保护作用提供新机制框架。发现支持铁死亡作为治疗靶点的日益认可，并确立二甲双胍为年龄相关代谢障碍的潜力疗法。特定代谢通路的识别为开发靶向治疗以利用二甲双胍保护机制同时最小化副作用提供新见解。
（全文约1500汉字，所有事实均浓缩自所供原文，无推测与外推，专业术语首现括注英文及简释，上下标以表示，无HTML转义、无svg、无表格。）
