支链氨基酸促进肥胖小鼠白色脂肪组织炎症反应的作用及机制

摘要

目的 支链氨基酸（branched chain amino acids,BCAA）代谢紊乱与肥胖的发生及发展密切相关，白色脂肪组织（white adipose tissue,WAT）炎症反应是肥胖的重要标志，但BCAA与WAT炎症反应之间的关系尚不明确，本研究旨在探索BCAA对肥胖小鼠WAT炎症反应的影响及其下游机制。方法 将8周龄雄性C57BL/6J小鼠随机分为3组，分别给予正常饮食（chow diet,CD）、高脂联合高BCAA饮食（high fat diet+BCAA,HFD+BCAA）或者与HFD+BCAA组小鼠每日摄取热量匹配的高脂饮食（HFD paired）饲喂。每周记录小鼠体质量，12周后进行葡萄糖耐量试验和胰岛素耐量试验。利用苏木素-伊红染色评估WAT形态。通过Bulk RNA测序检测WAT基因表达情况。使用F4/80，即含生长因子样模体黏液样激素样受体（EGF-like module-containing mucin-like hormone receptor-like 1,Emr1）免疫荧光染色评估WAT巨噬细胞的浸润程度。通过全局组蛋白修饰质谱分析检测BCAA对WAT组蛋白修饰的影响。使用Western blot检测BCAA对棕榈酸（palmitic acid,PA）孵育的小鼠原代巨噬细胞组蛋白H3赖氨酸36位点3甲基化（histone H3 trimethylation at lysine 36,H3K36me3）修饰水平及其甲基转移酶SET结构域包含蛋白2(SET domain containing 2,Setd2)蛋白表达。利用小干扰RNA沉默Setd2基因表达后，采用实时定量PCR评估BCAA对PA孵育的小鼠原代巨噬细胞炎症基因白介素-1b(interleukin-1b,IL1b)、白介素-6(iInterleukin-6,IL6)、肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α,Tnfα)、一氧化氮合酶2(nitric oxide synthase2,Nos2)表达。结果 与HFD paired组相比，HFD+BCAA组小鼠体质量没有明显改变，但WAT缩小，葡萄糖耐量和胰岛素耐量进一步受损（P<0.01）。Bulk RNA测序显示，与HFD paired组相比，HFD+BCAA组附睾WAT基因表达显著改变，表现为炎症通路显著上调。BCAA导致WAT中更多的巨噬细胞浸润和炎症因子表达水平升高（P<0.01）。与HFD paired组相比，HFD+BCAA组WAT中组蛋白H3K36me3修饰显著升高（P<0.01），并且主要发生在浸润的巨噬细胞中。在体外实验中，BCAA增加PA孵育巨噬细胞H3K36me3修饰水平（P<0.01），上调其甲基转移酶Setd2及其炎症基因表达（P<0.01），而沉默Setd2表达可以逆转BCAA对巨噬细胞炎症反应的促进作用（P<0.01）。结论 BCAA通过Setd2-H3K36me3途径增加巨噬细胞炎症基因表达，从而促进肥胖小鼠WAT炎症反应和胰岛素抵抗。

关键词

支链氨基酸 / 白色脂肪组织 / 巨噬细胞 / 炎症反应 / Setd2 / H3K36me3