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。
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），在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的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。
为了研究外泌体miRNA在调节FGF21中的作用，作者设计了两种方法。第一种，将hsa_miR-302f前体或对照序列转染入BAT去诱导转染基因的表达，再在3天后在小鼠中转入含有pre-hsa_miR-302f 3′ UTR萤光素酶报告基因的腺病毒，当BAT中miRNA的表达与肝脏中报告基因有相关性的时候，这种报告基因会被抑制。结果发现大于95%的荧光素酶活性被抑制（FIG5 a-c）。第二种，作者先将小鼠分为两组，分别导入pre-hsa_miR-302f（第一组）及其3′ UTR报告基因（第二组），8周后取第一组小鼠血清，提取外泌体，并将外泌体注入第二组小鼠体内，之后再观察荧光素酶活性，最后得到和第一种方法相同的结果（FIG5 d-f）。说明脂肪组织来源的外泌体miRNA能调节肝脏基因的表达。
图五：BAT来源的外泌体能表达miR-302f 并靶向其肝脏中的报告基因。
本篇文章主要说明了脂肪组织是循环血液中外泌体miRNA的主要来源，它可以调节mRNA的表达和翻译，其产生的miRNA能靶向肝脏相关报告基因，从而促进FGF21的生成，进而调节代谢。
