编者按：肥胖是能量摄入大于能量消耗所致脂肪堆积而引起的慢性疾病状态。2020年最新糖尿病流调数据显示：我国糖尿病患者中超重和肥胖患者占比超过56%，临床研究发现SGLT2抑制剂对肥胖的2型糖尿病患者有明确的减重作用。天津医科大学朱宪彝纪念医院陈莉明教授团队开展并完成了一项“恩格列净促进线粒体融合诱导KKAy小鼠白色脂肪棕色样变的机制研究”，该研究成果在2021年第57届欧洲糖尿病研究协会（2021 EASD）年会上进行了口头发言，本文就该项研究内容进行介绍。

研究简介

研究背景及方法

有研究证实，当能量过剩时AMPK/PGC-1a信号通路受抑制，使三羧酸循环、线粒体生物合成和氧化磷酸化功能障碍，抑制线粒体动力学。药物和运动等方式可以激活AMPK/PGC-1a信号通路，促进三羧酸循环、增加线粒体生物合成和氧化磷酸化功能，增加线粒体动力学，促进白色脂肪棕色样变。SGLT2抑制剂恩格列净作为新型降糖药物，其对能量稳态与肥胖作用的潜在机制是什么？基于此疑问，本研究关注恩格列净减重效果并探讨其作用机制，以KKAy小鼠和前脂肪细胞系（3T3-L1）为研究对象，通过体内和体外实验研究，探讨恩格列净在白色脂肪棕色样变中的作用及其机制。

研究结果

体内实验

01

恩格列净增加内源性产热，降低体重和血糖，改善脂质代谢和炎症反应

在动物实验中，研究者发现DM+Empa组比DM组KKAy小鼠体重下降了12.1%，在4小时冷暴露（4℃）期间，DM+Empa组体温升高，同时，DM+Empa组小鼠血糖明显下降。组织学分析显示DM组小鼠pWAT和eWAT脂肪库的脂肪细胞肥大，脂滴明显。脂肪酸合成相关基因和炎症因子标志物mRNA的水平显著降低。脂肪酸分解相关基因mRNA水平明显增加（P＜0.05）。

02

恩格列净促进脂肪线粒体生物合成、增加脂肪线粒体三羧酸循环（TCA）和电子传递链（ETC）功能

线粒体生物合成增加是白色脂肪棕色样变的显著特征，研究者检测了脂肪组织和脂肪细胞中线粒体生物合成标志性因子细胞色素C（CytoC）和细胞色素C氧化酶亚基Ⅳ（COX Ⅳ）的表达。研究发现DM组线粒体生物合成标志性因子减少，而恩格列净干预后可以改善线粒体生物合成，细胞实验中也有同样的发现。此外，恩格列净显著增加脂肪TCA和ETC mRNA表达水平，增加电子传递链复合物蛋白表达。同时，增加脂肪线粒体ComplexⅠ和α-KGDH酶活性。

03

恩格列净调节脂肪线粒体动力学蛋白表达

Mfn2（控制膜融合）和Drp1是检测线粒体动力学的主要蛋白质。Drp1是调节裂变事件的蛋白质，Drp1磷酸化促进Drp1从细胞质转运到线粒体膜介导裂变。为了明确给予恩格列净后能否改善线粒体动力学，研究者检测了脂肪线粒体动力学蛋白表达。免疫共聚焦和WB结果显示恩格列净增加脂肪组织和脂肪细胞中Mfn2蛋白表达（P＜0.05）。

体外实验

01

恩格列净抑制脂肪细胞脂滴的形成，改善脂肪细胞脂质代谢和炎症反应

恩格列净干预后，脂肪细胞中脂滴体积减小，数量减少。此外，恩格列净显著减少脂肪酸合成因子和炎症因子mRNA表达水平，增加脂肪酸分解因子mRNA表达水平。

02

恩格列净通过激活AMPK/PGC-1α通路促进线粒体生物合成和白色脂肪棕色化

AMPK/PGC-1α通路是否介导了恩格列净对白色脂肪棕色样变的促进作用呢？研究者发现体外激活或抑制AMPK，恩格列净可增加或降低线粒体棕色样变和线粒体生物合成因子AMPK、PGC-1α、TFAM、Nrf2和COX Ⅳ蛋白表达。

03

PGC-1α作为关键因子参与调节脂肪细胞Mfn2表达

众所周知，线粒体生物合成的关键因子是PGC-1α，线粒体转录因子A（TFAM）表达水平受PGC-1α控制影响，它们的变化影响线粒体蛋白表达，对维持线粒体生物合成、线粒体动力学和线粒体功能至关重要。结合体内实验的发现，为了验证恩格列净是否激活了PGC-1α直接调控Mfn2信号通路，介导线粒体融合，研究者将PGC-1α siRNA转染诱导成熟脂肪细胞，同时加入恩格列净（4µmol/L）或不加入恩格列净，观察PGC-1α siRNA转染细胞中PGC-1α蛋白表达的影响以及参与线粒体调节蛋白转录水平。结果发现PGC-1α siRNA转染显著抑制恩格列净诱导的PGC1α活化，伴随TFAM和Mfn2表达降低。

研究结论

恩格列净通过AMPK/PGC-1α通路促进线粒体融合，增加线粒体动力学，促进白色脂肪棕色样变，从而增加机体内源性产热，改善脂质代谢，减轻体重。

研究意义

该研究通过体内外实验，证实了恩格列净通过增加线粒体融合促进白色脂肪棕色样变，为糖尿病和肥胖治疗提供了理论依据。以线粒体动力学研究视角，探讨恩格列净增加PGC-1α表达，增加线粒体融合改善肥胖的机制，从药物治疗肥胖的角度出发解决科学问题，对临床具有指导意义。

参考文献

1. Xu， L.， et al.， SGLT2 Inhibition by Empagliflozin Promotes Fat Utilization and Browning and Attenuates Inflammation and Insulin Resistance by Polarizing M2 Macrophages in Diet-induced Obese Mice. EBioMedicine， 2017. 20: p. 137-149.

2. Wu， J.， et al.， Beige adipocytes are a distinct type of thermogenic fat cell in mouse and human.Cell， 2012. 150（2）: p. 366-76.

专家简介

陈莉明

主任医师 教授  博士生导师

国务院特贴专家，国家卫健委突贡专家

海河学者，天津名医，天津高校领军人才

中华糖尿病学会副主任委员

中国微循环学会糖尿病与微循环学会副主任委员

天津糖尿病学会主任委员

国家自然科学基金评审人

《Diabetes Metabolism Research and Reviews》、《中华内分泌代谢杂志》和《中华临床营养杂志》编委，《中华糖尿病杂志》副主编，《国际内分泌与代谢病杂志》主编