9 月 21 日，《細(xì)胞》上發(fā)表了來自加州大學(xué)圣迭戈分校*新的研究成果，讓挑戰(zhàn)糖尿病的勇者們又獲得了新情報(bào)。本文的作者是華人科學(xué)家 Wei Ying，中科院藥物研究所的李平平研究員也參與了研究。中美兩國(guó)研究人員發(fā)現(xiàn)，脂肪內(nèi)巨噬細(xì)胞分泌的含有微小 RNA（miRNA）的外泌體會(huì)促進(jìn)骨骼肌細(xì)胞、肝細(xì)胞和脂肪細(xì)胞的胰島素抵抗形成，這為 2 型糖尿病發(fā)病機(jī)制和治療手段的研究提出了全新的思路[1]！

論文作者 Wei Ying（左）和中科院李平平研究員（右）

胰島素抵抗早已被確定是 2 型糖尿病發(fā)病的兩大主要環(huán)節(jié)，雖然形成機(jī)制復(fù)雜，但肥胖一直被視為*常見的原因[2]，糖尿病的發(fā)病率也隨著全球肥胖人群比例的不斷上升同步走高[3]。那么肥胖是怎樣導(dǎo)致胰島素抵抗的呢？近年來不斷有研究顯示，脂肪組織內(nèi)比例可達(dá) 40% 的巨噬細(xì)胞參與的炎癥反應(yīng)，可能是導(dǎo)致胰島素抵抗的重要機(jī)理[4]，對(duì)具體的信號(hào)機(jī)制也已有不少研究[5-6]，但仍然只是管中窺豹，未見全貌。

此前有研究顯示，巨噬細(xì)胞的外泌囊泡會(huì)損害脂肪細(xì)胞對(duì)胰島素的敏感性[7]。本次研究正是基于這一現(xiàn)象作出了假設(shè)：會(huì)不會(huì)有一種 miRNA 藏在脂肪組織巨噬細(xì)胞（ATM）外泌體中暗度陳倉，長(zhǎng)途奔襲到體內(nèi)胰島素的靶器官，影響人體對(duì)胰島素的敏感性呢？

為什么要把目標(biāo)鎖定在 miRNA 身上呢？盡管研究歷史相對(duì)短暫，但 miRNA 的調(diào)控功效已在對(duì)眾多疾病的研究中得到證明，這些“磨人的小妖精”可以通過與特定位點(diǎn)的結(jié)合，導(dǎo)致基因轉(zhuǎn)錄中的關(guān)鍵一環(huán)——信使 RNA 失活，從而使相關(guān)蛋白質(zhì)的合成被阻斷，miRNA 就起到了調(diào)節(jié)作用。不過，如果巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的 miRNA 想要發(fā)揮作用，就必須設(shè)法前往胰島素直接作用的靶細(xì)胞發(fā)揮功效，外泌體就成為了這些小分子所搭的順風(fēng)車。

miRNA 的作用示意

利用熒光染色技術(shù)和免疫印跡法，研究人員證實(shí) ATM 的確存在分泌含 miRNA 外泌體的能力，這些外泌體也會(huì)有效被脂肪細(xì)胞所攝取。確認(rèn)了這一機(jī)制的理論可行性后，研究人員隨即在小鼠模型上進(jìn)行了試驗(yàn)，對(duì)胰島素敏感性正常的小鼠注射來自肥胖小鼠的 ATM 外泌體一星期后，小鼠進(jìn)行葡萄糖耐量試驗(yàn)和胰島素耐受試驗(yàn)的結(jié)果均有明顯改變，提示胰島素敏感性受到影響。進(jìn)一步的試驗(yàn)顯示，小鼠骨骼肌細(xì)胞、肝細(xì)胞等多種胰島素主要的作用對(duì)象都在外泌體的影響下發(fā)生了改變，對(duì)胰島素的敏感性下降。

注入肥胖小鼠 ATM 外泌體影響了小鼠的胰島素敏感性

基于活體模型的試驗(yàn)結(jié)果，研究人員進(jìn)一步探索了 ATM 外泌體在細(xì)胞內(nèi)具體的作用，發(fā)現(xiàn) ATM 外泌體會(huì)顯著降低胰島素促進(jìn)脂肪細(xì)胞和肌細(xì)胞攝取葡萄糖的能力，同時(shí) PPAPγ、GLUT- 4 等與胰島素作用關(guān)系密切的分子表達(dá)都受 ATM 外泌體的影響而下降，ATM 外泌體損害胰島素敏感性的結(jié)論已經(jīng)可以作出了。

使用小干擾 RNA（siRNA）阻斷巨噬細(xì)胞產(chǎn)生 miRNA 的能力后后，外泌體就無法興風(fēng)作浪，這也意味著對(duì) miRNA 的實(shí)錘。不過外泌體和 miRNA 也可以“投誠(chéng)”，利用與此前幾乎相同的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和檢測(cè)手段，研究人員發(fā)現(xiàn)，將較瘦小鼠的 ATM 外泌體注射到肥胖小鼠體內(nèi)，可緩解肥胖導(dǎo)致的胰島素抵抗。

同是 ATM 外泌體，效果為何一正一反？研究顯示，與正常組織相比，脂肪組織中的炎癥微環(huán)境會(huì)出現(xiàn)明顯改變，不同分型巨噬細(xì)胞的占比與正常組織有著明顯區(qū)別，其中 M1 型巨噬細(xì)胞的比例會(huì)明顯上升[7]。而會(huì)損害人體脂肪細(xì)胞對(duì)胰島素的敏感性的外泌囊泡，也正是 M1 型巨噬細(xì)胞分泌的[8]，本次研究中的 ATM 外泌體同樣來自 M1 型巨噬細(xì)胞，其作用也與此前的研究結(jié)果吻合。

肥胖小鼠和較瘦小鼠的外泌體作用恰好相反

巨噬細(xì)胞→含 miRNA 的外泌體→靶器官的證據(jù)鏈條已經(jīng)形成，接下來就是排查嫌疑對(duì)象了。研究人員進(jìn)行的測(cè)序顯示，ATM 外泌體內(nèi)有超過 500 種 miRNA，其中有 20 種在較瘦小鼠和肥胖小鼠中存在明顯的表達(dá)水平差異。到底誰才是真兇呢？

在這 20 種 miRNA 中，此前就被證實(shí)與帕金森病、腫瘤等疾病有關(guān) [9] 的 miR-155 引起了研究人員的注意。有研究顯示，脂肪細(xì)胞會(huì)在炎癥反應(yīng)時(shí)出現(xiàn) miR-155 的高表達(dá)[10]。而本次的測(cè)序中研究人員發(fā)現(xiàn)，miR-155 不僅在肥胖小鼠的 ATM 中出現(xiàn)了明顯的高表達(dá)，攝取 ATM 外泌體的脂肪、肌、肝細(xì)胞中表達(dá)水平也同樣升高。對(duì)相關(guān)細(xì)胞進(jìn)行 miRNA 清除處理后，再加入外泌體，仍然出現(xiàn)了 miR-155 的高表達(dá)�？磥韮词忠呀�(jīng)被鎖定了。

miR-155 在肥胖小鼠巨噬細(xì)胞和外泌體內(nèi)表達(dá)都會(huì)明顯升高

那么 miR-155 真的存在單獨(dú)誘導(dǎo)胰島素抵抗的能力嗎？進(jìn)一步的試驗(yàn)顯示，miR-155 可直接作用于胰島素調(diào)控血糖的關(guān)鍵分子 PPARγ，使其表達(dá)水平下降，從而影響相關(guān)信號(hào)通路，顯著影響胰島素的作用。而敲除 miR-155 的表達(dá)后，對(duì)小鼠進(jìn)行高脂飲食的誘導(dǎo)，出現(xiàn)的胰島素抵抗程度也較對(duì)照組弱，于是 miR-155 促進(jìn)胰島素抵抗形成的作用也得到了證實(shí)。

論文的通訊作者 Jerrold Olefsky 教授表示：“在確定了外泌體內(nèi)是哪些微小 RNA 導(dǎo)致了胰島素抵抗后，就找到了糖尿病藥物的靶點(diǎn)。而且利用液體活檢技術(shù)，可以收集血液中的外泌體，進(jìn)行對(duì)微小 RNA 的測(cè)序，這樣就不需要用組織活檢確定體內(nèi)肝細(xì)胞、脂肪細(xì)胞的代謝狀況了。”[11]

本次研究的重要性還不止于此。發(fā)現(xiàn)外泌體的代謝作用，推開的可能是一扇更加巨大的門，因?yàn)楦渭?xì)胞、心肌細(xì)胞等細(xì)胞也可分泌外泌體。Olefsky 教授表示，外泌體對(duì)代謝的調(diào)節(jié)作用可能遠(yuǎn)不止于胰島素抵抗，也許還是導(dǎo)致肥胖其他并發(fā)疾病的原因。

在此前關(guān)于斷食與腸道微生物的文章《細(xì)胞》子刊：湖南師大科學(xué)家新發(fā)現(xiàn)！間歇性斷食減重、降脂、護(hù)肝，還是要靠腸道微生物 | 科學(xué)大發(fā)現(xiàn) 留言里，曾有讀者回復(fù)說，“是不是胖子只要吃斷食瘦子的細(xì)菌，就可以實(shí)現(xiàn)減肥了？”本次研究中使用瘦小鼠的 ATM 外泌體緩解肥胖小鼠的胰島素抵抗也有著相似的思路。雖然外泌體治療方興未艾，但奇點(diǎn)糕很愿意去暢想一下類似的治療腦洞，沒有夢(mèng)想的話，不就成了咸糕嘛。