协和论文拾粹｜北京协和医院内分泌科龚凤英教授团队Q1区文章
协和论文拾粹--26
本期介绍北京协和医院内分泌科龚凤英教授团队于2018年3月发表于Web of Science数据库Q1区杂志“Frontiers in Physiology”上的文章“Ileal Transposition Surgery Decreases Fat Mass and Improves Glucose Metabolism in Diabetic GK Rats: Possible Involvement of FGF21”
影响因子“4.134”
回肠转位术减少糖尿病GK大鼠体脂、改善糖代谢的作用可能与FGF21有关
严克敏，陈伟杰，朱惠娟，林国乐，潘慧，李乃适，王林杰，阳洪波，刘美娟，龚凤英
背景及研究目的：
回肠转位术是一种代谢手术，具有减重、改善糖代谢等作用，但其机制尚未明确。成纤维生长因子21（FGF21）是一种脂肪因子，具有改善代谢的作用。本研究拟探讨FGF21在回肠转位术改善糖尿病大鼠糖代谢中的作用及机制
方法：
10周龄雄性Goto-Kakizaki（GK）糖尿病大鼠，随机分为回肠转位术组（n=5)、假手术组（n=6）和对照组（n=7）。前两组分别行回肠转位术、假手术，对照组不予任何干预。术后每周测大鼠体重、摄食量和空腹血糖。术后6周行口服葡萄糖耐量试验（OGTT）和腹腔注射胰岛素耐量试验（IPITT），处死大鼠、取血测血糖、血脂等生化指标及血清胰岛素、FGF21和瘦素水平。取附睾、肾周、皮下脂肪组织及肝脏并称重，采用RT-qPCR及Western blot方法，检测FGF21、成纤维生长因子受体1（FGFR1）、共受体β klotho（KLB）及白色脂肪棕色化相关基因等的表达。
结果：
回肠转位术显著降低GK大鼠的体重和空腹血糖、改善胰岛素敏感性。与假手术组相比，回肠转位术组大鼠的体脂含量降低41.5%，血清FGF21和瘦素水平分别降低26.3%和61.7% （P均＜0.05）。回肠转位术组大鼠肾周脂肪中FGF21的受体FGFR1及其共受体KLB的mRNA水平分别增加到假手术组的1.4倍和2.4倍，FGFR1蛋白表达量增加到1.7倍；附睾脂肪中FGFR1及KLB的mRNA水平也明显增加，是假手术组的3.0倍和3.9倍；肾周和附睾脂肪中白色脂肪棕色化的关键分子UCP1（解偶联蛋白1）的蛋白表达量分别增加到假手术组的2.3倍和2.2倍（P均＜0.05）。而皮下脂肪组织中，回肠转位术组大鼠的FGFR1和KLB的蛋白表达量分别减少34.4%和72.1%（P均＜0.05）。此外，回肠转位术组大鼠肝脏中的FGF21和KLB蛋白表达量分别增加到假手术组的3.9倍和2.3倍（P均＜0.05）。
结论：
回肠转位术能明显降低糖尿病GK大鼠的体重、减少脂肪含量、改善糖代谢。该有益的作用可能与回肠转位术增加肾周和附睾脂肪组织中FGFR1和KLB的表达、从而促进UCP1的表达有关。
图1 回肠转位术对糖尿病GK大鼠体重、摄食量、血糖和胰岛素敏感性的影响
GK大鼠分为回肠转位术组（IT）、假手术组（Sham-IT）和对照组（No surgery），术后每周测大鼠体重（A）、摄食量（B）和空腹血糖（C）,术后6周行OGTT（D）和IPITT（E）试验，检测0，30，60，120分钟的血糖并 观察血糖变化的幅度，计算OGTT和IPITT的（F）曲线下面积（AUC）。
* P<0.05 vs. No surgery, # P<0.05 vs. Sham-IT. (No surgery group, n=7；Sham-IT group, n=6；IT group, n=5)
表1 回肠转位术对糖尿病GK大鼠血清生化指标、胰岛素、FGF21、瘦素和胃肠激素水平的影响
TC：总胆固醇；TG：甘油三酯；LDL-c：低密度脂蛋白-胆固醇；HDL-c：高密度脂蛋白-胆固醇；FFA：游离脂肪酸；Lp(a)：脂蛋白 (a)；UA：尿酸；hsCRP：高敏C反应蛋白；HOMA-IR：胰岛素抵抗的稳态模型评估；FGF21：成纤维生长因子21；GLP-1：胰高糖素样肽-1；PYY：YY肽。
* P<0.05 vs. No surgery, # P<0.05 vs. Sham-IT。IT：回肠转位术组，Sham-IT：假手术组，No surgery：对照组。
图2 回肠转位术对糖尿病GK大鼠体脂和脂肪细胞大小的影响
术后6周处死大鼠，分别取皮下（sWAT）、附睾（eWAT）、肾周（pWAT）脂肪组织和棕色脂肪组织（BAT）并称重（A），计算白色脂肪组织（WAT，包括sWAT、eWAT和pWAT）含量（B）。取eWAT制作石蜡切片并用HE染色，显微镜下放大200倍观察（C-E），计算脂肪细胞大小（F）。
* P<0.05 vs. No surgery, # P<0.05 vs. Sham-IT。IT：回肠转位术组，Sham-IT：假手术组，No surgery：对照组。
图3 回肠转位术对糖尿病GK大鼠附睾脂肪中FGF21信号通路和白色脂肪棕色化相关基因的影响
检测大鼠附睾脂肪组织中FGF21、FGFR1、KLB和白色脂肪棕色化相关基因（包括UCP1、PGC1α、PRDM16、Tmem26、CIDEA、Cox8b）的mRNA水平（A）和FGFR1、KLB、UCP1的蛋白表达（B、C）。
* P<0.05 vs. No surgery, # P<0.05 vs. Sham-IT。IT：回肠转位术组，Sham-IT：假手术组，No surgery：对照组。
图4 回肠转位术对糖尿病GK大鼠肾周脂肪中FGF21信号通路和白色脂肪棕色化相关基因的影响
检测大鼠肾周脂肪组织中FGF21、FGFR1、KLB和白色脂肪棕色化相关基因（包括UCP1、PGC1α、PRDM16、Tmem26、CIDEA、Cox8b）的mRNA水平（A）和FGFR1、KLB、UCP1的蛋白表达（B、C）。
* P<0.05 vs. No surgery, # P<0.05 vs. Sham-IT。IT：回肠转位术组，Sham-IT：假手术组，No surgery：对照组。
图5 回肠转位术对糖尿病GK大鼠皮下脂肪中FGF21信号通路和白色脂肪棕色化相关基因的影响
检测大鼠皮下脂肪组织中FGF21、FGFR1、KLB和白色脂肪棕色化相关基因（包括UCP1、PGC1α、PRDM16、Tmem26、CIDEA、Cox8b）的mRNA水平（A）和FGFR1、KLB、UCP1的蛋白表达（B、C）。
* P<0.05 vs. No surgery, # P<0.05 vs. Sham-IT。IT：回肠转位术组，Sham-IT：假手术组，No surgery：对照组。
评论
2型糖尿病（T2DM）在全球范围内广泛流行。近年来，代谢手术，也叫减肥手术，被推荐用于T2DM的治疗。
回肠转位术是一种新型的代谢手术，研究发现，回肠转位术具有减重、改善糖脂代谢和增加胰岛素敏感性等作用。
然而，回肠转位术改善糖脂代谢的作用机制尚未明确。FGF21是一种代谢调节因子，具有降血糖、改善胰岛素敏感性、促进白色脂肪组织棕色化等作用。然而肥胖或糖尿病患者血清FGF21水平反而显著升高，提示存在FGF21抵抗现象。
文献报道，不同代谢手术后，血清FGF21水平的变化不一而论，而回肠转位术后FGF21水平的变化，目前尚无相关研究报道。
为了进一步探讨回肠转位术改善代谢的作用以及FGF21信号通路在其中的作用，本研究采用自发性糖尿病GK大鼠模型，观察回肠转位术后，大鼠体重、脂肪含量、血糖、血脂及FGF21水平的变化。
结果首次发现，回肠转位术后6周，GK大鼠血清FGF21水平显著降低，同时内脏脂肪组织中FGF21的受体FGFR1及共受体KLB的表达明显增加，且白色脂肪棕色化的关键分子UCP1的表达也明显增加。提示回肠转位术可能通过改善脂肪组织的FGF21抵抗、增强FGF21信号通路，从而促进UCP1表达、促进白色脂肪组织棕色化，发挥减重、减脂和改善糖代谢的作用。
本研究首次发现FGF21及其信号通路在回肠转位术改善代谢过程中的作用，为进一步了解回肠转位术改善代谢的作用机制提供实验依据。
龚凤英
女，博士生导师。现任北京协和医院内分泌科、国家卫生健康委员会内分泌重点实验室研究员。2003年获得北京协和医院内分泌专业博士学位。2011年~2012年，受国家留学基金资助赴美国波士顿哈佛大学医学院附属Beth Israel Deaconess Medical Center 内分泌科进修学习1年。目前主要研究脂肪组织、脂肪细胞因子与肥胖症及其相关糖脂代谢异常疾病发生发展的关系。作为项目主持人承担国家自然基科学基金项目3项，北京市自然科学基金2项，教育部归国留学人员基金资助1项。目前在国内外核心期刊上发表论文70余篇，其中SCI 收录的文章20余篇。现为中华医学会《中华糖尿病杂志》通讯编委，中华医学会内分泌学分会基础内分泌学组委员，中国生理学会内分泌代谢生理专业委员会委员。
严克敏
北京协和医院内分泌科硕士研究生，2018级学术型转博生，师从龚凤英教授。2015年开始在龚凤英教授团队接受科研训练，主要研究方向为肥胖及其相关糖脂代谢异常疾病的基础研究，发表SCI论著2篇。
第一作者简介
陈伟杰
北京协和医院外科住院医师，2014年获得国家自然科学基金青年项目，2017年担任外科住院总。2018年赴芝加哥大学医院交流学习。曾三次荣获优秀住院医师称号。至今获得国家发明专利2项，累计发表SCI文章10余篇。
蔡建芳
医学博士，副教授，硕士研究生导师，北京协和医院肾内科副主任医师，美国哈佛医学院访问学者。中华医学会临床流行病学分会方法学组成员、北京医学会内科学分会青年委员。曾主持或参与多项省部级课题、参与或完成多项大型流行病学调查。现专注于慢性肾小球疾病及其并发症的临床研究。
临床研究与循证医学系列讲座（七）
临床研究的数据管理与质量控制
时间：
2018年6月21日18:00-20:00
地点：
北京协和医院教学楼329教室
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