γ氨基丁酸通过激活M2型巨噬细胞促进米色脂肪细胞分化的作用和机制研究

Obesity causes significant risk to public health. Beige adipocytes are inducible thermogenic fat cells, and increasing beige fat is expected to be a new way to prevent and treat obesity. Activation of M2 macrophages has been reported to promote the differentiation of beige adipocytes, thereby increasing body energy expenditure and improving metabolism. However, it has not been confirmed that any drug can activate M2 macrophages. γ-aminobutyric acid (GABA) is a non-protein amino acid occurring naturally in plants or food. Previous research has shown that GABA has anti-inflammatory properties by regulating the polarization of macrophages. Moreover, our previous study indicated that in mice fat cells, GABA has the effect on promoting beige fat differentiation but the mechanism remains unclear. According to other studies and our previous data，We hypothesized that GABA promotes beige fat differentiation by activating anti-inflammatory M2 macrophages. The proposes of this study is to investigate that GABA can promote beige adipogenesis by activating M2 macrophages using the cell and gene knockout mice models. This study is expected to provide a potential candidate drug for clinical treatment of obesity.

肥胖严重危害人类健康。米色脂肪是成人体内可诱导的产热脂肪组织，增加米色脂肪有望成为预防和治疗肥胖的新手段。研究表明，激活M2型巨噬细胞能够促进米色脂肪细胞分化从而增加机体能量消耗、改善代谢。然而目前尚未证实有药物能够激活M2型巨噬细胞。γ-氨基丁酸（GABA）是一种天然存在于植物或食物中的非蛋白质组成氨基酸。有研究提示GABA能够通过调节巨噬细胞的极化发挥抗炎作用。我们前期研究表明在小鼠脂肪细胞中，GABA具有促进米色脂肪分化的作用，然而机制尚不清楚。基于文献报道及前期实验结果，我们假设GABA通过激活抗炎性M2巨噬细胞，从而促进米色脂肪分化。为了验证这一假说，本课题拟利用细胞试验和M2巨噬细胞活化缺陷的小鼠模型，研究GABA通过激活M2型巨噬细胞从而促进米色脂肪细胞分化的作用及其机制。本研究将有望为临床治疗肥胖症提供一种新型候选药物。

肥胖严重危害人类健康。米色脂肪是成人体内可诱导的产热脂肪组织，增加米色脂肪有望成为预防和治疗肥胖的新手段。研究表明，激活M2型巨噬细胞能够促进米色脂肪细胞分化从而增加机体能量消耗、改善代谢。我们前期研究表明，γ氨基丁酸(GABA)减少促炎性因子的分泌，增加抗炎性因子TGFβ表达，提示GABA对巨噬细胞极化具有重要调节作用。重要的是，我们前期工作发现，GABA能减轻高脂饮食诱导的小鼠体重增加，促进其能量消耗。然而，GABA能否通过调节巨噬细胞极化影响米色脂肪分化，从而影响机体能量调节尚不明确。本研究分离小鼠白色脂肪组织血管基质部分(stromal vascular fraction , SVF)细胞，诱导分化为成熟脂肪细胞后给予GABA处理，结果发现米色脂肪细胞标记性蛋白表达水平明显上调；选取克隆细胞株Raw246.7巨噬细胞，并建立Raw-SVF共培养体系，利用GABA处理Raw细胞的同时对SVF进行成脂诱导，结果发现GABA通过影响Raw巨噬细胞活化行为促进米色脂肪细胞的分化。本研究利用高脂饮食诱导的肥胖小鼠(diet-induced obesity,DIO)模型，探索GABA对脂肪组织内巨噬细胞极性调节的影响。结果发现GABA能够显著增加DIO小鼠白色脂肪组织中M2型巨噬细胞比例，减少M1型巨噬细胞的比例。进一步研究结果显示GABA能够抑制M1型巨噬细胞活化信号通路TLR4-JNK/NFκB、促进M2型巨噬细胞活化信号通路IL4/IL13-IL4R-STAT6相关蛋白的表达和磷酸化水平。在Raw-SVF共培养体系中，通过慢病毒转染技术敲低Raw巨噬细胞中IL-4表达，检测上清中巨噬细胞极性调节相关因子的表达，结果发现促炎性因子TNFα、iNOS表达上调，抗炎性因子IL-10、Arg-1表达下调。重要的是，敲低Raw巨噬细胞的IL-4表达后，与其共培养的SVF脂肪细胞中米色脂肪标记性蛋白表达显著下降，提示GABA通过IL-4介导，促进M2型巨噬细胞活化，从而影响米色脂肪细胞分化。本研究阐明GABA能够促进米色脂肪分化，其作用机制与M2型巨噬细胞活化有关。GABA是生物体内天然存在的一种非蛋白质组成氨基酸，安全性良好，本研究为临床以GABA作为新型减肥药物的研制提供理论依据，具有重要的临床价值和社会、经济意义。