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​脂肪来源的循环miRNAs可调节其他组织的基因表达

exosomes  · 公众号  · 医学  · 2017-04-11 21:41

正文

今天给大家介绍的是发表在Nature上的“ Adipose-derived circulating miRNAs regulate gene expression in other tissues ”,即 脂肪来源的循环 miRNAs可调节其他组织的基因表达。

摘要:脂肪组织是能量储存的主要位置,它可通过释放脂肪因子调节能量代谢。作者发现在脂肪组织特异性敲除了 miRNA处理酶Dicer ADicer KO)的小鼠(即脂肪细胞不能合成miRNA)中,循环外泌体miRNA显著下降,而在重新移植入脂肪组织(特别是棕色脂肪组织)后,循环系统中的 miRNA 数量恢复( 这些miRNA大多与葡萄糖耐受,肝Fgf21 mRNA及循环FGF21减少相关 ),而这种基因调节在正常小鼠血清外泌体中可以被模仿,但在ADicerKO 小鼠中不能。另外,作者发现将小鼠体内棕色脂肪组织表达的人特异性miRNA通过血清外泌体转入其他小鼠体内,能调节其他小鼠肝内的3′ UTR报告基因。总之,脂肪组织是循环外泌体miRNA的重要来源,并且可以调节其他组织的基因表达

miRNA是一种短链非编码RNA,可作为一种阴性调节因子参与许多细胞进程。某些特定的miRNA的水平变化与许多疾病相关,如癌症、糖尿病、心血管疾病等。脂肪组织能产生大量的 miRNA。 白色脂肪组织(WAT)中的 miRNA 也随年龄增加而下降( 因为miRNA处理酶Dicer随着年龄增加的减少 ),同样的情况也发生在HIV相关的脂肪代谢障碍的人群。已有研究发现在循环血液中有很多包含有miRNA的外泌体。为了研究脂肪组织中miRNA的作用,本文作者建立了脂肪组织中缺乏Dicer酶的小鼠模型(AdicerKO小鼠),然后从小鼠血液中提取了外泌体并且分析了外泌体中的miRNA,发现相对于正常小鼠,外泌体中有422种miRNA含量发生了显著的变化,其中419种显著下降(FIG1 a-c), 先天性全身脂质营养不良(CGL)与HIV相关营养不良患者中也发现了相似的情况(FIG1 d-g),说明脂肪组织是外泌体miRNA的主要来源。


图一:外泌体miRNA主要来源于脂肪组织。

为了证明脂肪组织是外泌体miRNA的主要来源,作者将正常小鼠的腹股沟、附睾的WAT及棕色脂肪组织(BAT)移植入 AdicerKO 小鼠,发现有超过50%的miRNA表达恢复(FIG2 a-c)。并且发现AdicerKO小鼠糖耐量异常,且其糖耐量只在移植入BAT时恢复正常。(FIG2 d-e)


图二:脂肪移植增加 AdicerKO小鼠 的循环外泌体miRNA。

进一步研究发现, AdicerKO 小鼠的循环中的 FGF21 (成纤维细胞生长因子,可影响多种组织的代谢)是正常小鼠的3倍,且其肝脏、胰腺、肌肉及脂肪组织中的 Fgf21 mRNA 明显增加(FIG3 a-b)。将脂肪组织移植入AdicerKO小鼠,发现只有在移植入BAT之后,血液和肝脏中的Fgf21 mRNA明显减少,这说明BAT能生成某种能直接或间接调节肝内FGF21表达的因子。假设这种因子是循环的miRNA,于是作者查找了miRDB数据库,发现了4种可能相关的miRNA,其中3种(miR-99a, miR-99b, and miR-100)在 AdicerKO小鼠中 明显减少。之后作者在外泌体中的导入这几种miRNA,并将外泌体转入小鼠体内,发现在导入了 miR-99b 之后,Fgf21 3’端活性明显减少。(FIG3 c-f)

图三:脂肪组织来源的外泌体miRNA能调节肝脏FGF21及其转录。

作者将转染过pacAd5-Luc-FGF21-3′UTR报告基因的正常小鼠的外泌体转入 AdicerKO 小鼠中,观察到小鼠肝脏和循环血中的 Fgf21 mRNA 都明显减少。之后作者又分别将含有和不含有 miR-99b AdicerKO 小鼠的外泌体转入AdicerKO小鼠和正常小鼠体内,发现转入含有miR-99b的外泌体小鼠其Fgf21 mRNA明显减少。(FIG 4)



图四:在体内实验中,外泌体miR-99b能调节FGF21。







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