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Cell Metab | 叶立/Ardem Patapoutian合作揭示感觉神经纤维调控脂肪活动的分子机制

BioArt · 公众号 · 生物 · 2025-03-07 08:33

正文

脂肪组织不仅是机体的核心能量储存库，更承担着产热调控与代谢平衡的重要功能。中枢神经系统与脂肪组织之间的双向信号传导系统，是维持全身能量稳态的关键枢纽：一方面，脂肪细胞释放特定细胞因子通过循环系统向中枢神经传递代谢信息，另一方面，大脑通过交感神经调控网络调节脂肪功能。近期的一些研究表明，脂肪组织内部存在的感觉神经纤维可直接感知其生理状态变化，这对脂肪功能的动态调节具有不可忽视的作用。

Scripps研究所的 Li Ye （叶立）和 Ardem Patapoutian 的研究团队曾在前期工作中揭示，选择性去除皮下脂肪感觉神经纤维能显著激活脂肪代谢，产生类似交感神经活化的效果。2025年3月6日，该研究团队在 Cell Metabolism 发表题为 A key role of PIEZO2 mechanosensitive ion channel in adipose sensory innervation 的合作研究成果，进一步阐明感觉神经纤维调控脂肪活动的分子机制。

通过单细胞测序技术，研究者发现支配脂肪组织的感觉神经元中Piezo2基因表达比例高达53%，并通过AAV定向注射和组织透明化技术确认了PIEZO2+感觉神经元对脂肪组织的神经支配。作为机械敏感性离子通道家族的核心成员，Piezo2在脊椎动物触觉感知中扮演关键角色。鉴于脂肪组织在生理状态下缺乏主动运动特性，传统研究鲜少关注机械应力对其功能的影响。研究团队创新性地探究了Piezo2在脂肪感觉神经中的功能：特异性敲除腹股沟白色脂肪组织（inguinal WAT）感觉神经元中的Piezo2后，脂代谢相关基因呈现显著激活趋势，同时脂肪细胞中的脂滴变小。这些改变与交感神经激活引起的代谢变化十分相似。值得注意的是，这种效应在高脂饮食的小鼠模型中尤为显著。反向实验进一步验证了该机制的可靠性：在感觉神经元中特异性表达功能增强型Piezo2突变体后，高脂饮食小鼠的代谢相关基因表达呈现显著抑制。系列实验证实Piezo2作为脂肪感觉神经的核心机械感受器，通过感知机械应力调控脂肪代谢活动。

这研究首次揭示机械应力在脂肪功能调控中的关键作用，系统阐释了感觉神经机械感受器Piezo2的作用机制。考虑到感觉神经网络中存在多种受体通道蛋白，研究者推测不同受体可能形成协同监测网络，全面感知脂肪组织的动态变化。虽然脂肪组织本身不具备运动能力，但其在脂质蓄积过程中发生的机械特性改变（如组织硬度变化），可能正是Piezo2激活并传递代谢信号的关键触发因素。该研究为代谢性疾病治疗提供了新思路：通过调控Piezo2介导的机械感知通路可能成为干预代谢异常的新靶点，而解析不同受体间的协同作用机制、开发基于机械信号调控的治疗策略，将是未来研究的重要方向。

Scripps研究所的叶立和Ardem Patapoutian教授为本文的共同通讯作者，博士生王喻和博士后张云霄为该论文的共同第一作者。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cmet.2025.02.004

制版人：十一

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