Nat Commun｜逄越团队与范广益团队合作解析七鳃鳗脂肪组织褐变的奥秘，助力肥胖与代谢研究

BioArt · 生物 · 2 天前

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近日，辽宁师范大学逄越团队与华大基因范广益团队合作，在Nature Communications 期刊发表七鳃鳗全器官单细胞图谱，Single-cell transcriptome atlas of lamprey exploring Natterin-induced white adipose tissue browning（“单细胞转录组图谱揭示七鳃鳗脂肪组织褐变的分子机制”）。该研究首次构建了七鳃鳗的高精度全器官单细胞图谱，解析了这一无颌类脊椎动物的脂肪组织在特定基因Natterin 作用下发生褐变的分子机制。这一发现不仅深化了我们对脊椎动物进化的理解，还为未来肥胖、代谢疾病和脂肪调控研究提供了新的思路。

七鳃鳗被认为是连接无脊椎动物和有颌类脊椎动物的重要进化纽带，其生理结构与现代鱼类及哺乳动物存在显著差异。研究团队采用华大智造自主开发的DNBelab C4和 DNBSEQ测序平台，成功绘制了涵盖 14 种七鳃鳗组织、70 种细胞类型、60 万个单细胞 的完整细胞图谱，揭示了这一古老生物的细胞构成和进化特征。

七鳃鳗14种组织的细胞图谱

令人惊讶的是，研究发现七鳃鳗尽管缺乏典型的胰腺和免疫器官，但其肠道前端却存在胰岛样细胞（islet-like cells） 和腺泡样细胞（acinar-like cells），展现出类似胰腺功能的能力。这一发现支持了胰腺在脊椎动物进化过程中逐步形成的假说。

更进一步的研究表明，一种被称为 NATTERIN的蛋白在七鳃鳗粒细胞中高度表达，并与脂滴高度共定位。NATTERIN过去被认为是免疫相关蛋白，而该研究揭示了其在脂肪代谢中的关键作用：

促进白色脂肪组织（WAT）向棕色脂肪组织（BAT）转化
调控线粒体能量代谢，提高脂肪燃烧效率
增强铁离子依赖的脂肪褐变过程，促进 UCP1（解偶联蛋白1）表达

这些发现表明，NATTERIN蛋白可能在脂肪代谢和能量平衡调控中扮演重要角色。

为进一步验证 NATTERIN蛋白的作用，研究团队构建了NATTERIN过表达和NATTERIN体内注射小鼠模型，并在高脂饮食条件下观察其对脂肪组织的影响。结果显示：

NATTERIN蛋白诱导的小鼠白色脂肪细胞体积显著减少，高脂诱导的肥胖表型显著改善
免疫组化和电子显微镜检测发现，白色脂肪细胞内脂多泡化，线粒体显著增多，呈现出典型的棕色脂肪细胞的特征
小鼠产热抗寒能力显著增强，在寒冷环境下存活率提高

此外，研究团队通过药物干预铁代谢进一步验证了NATTERIN蛋白在TFR1（转铁蛋白受体1） 介导的铁离子转运通路中的作用，并表明以铁离子依赖的代谢重编程促进白色脂肪褐变。

七鳃鳗NATTERIN蛋白介导小鼠的白色脂肪棕色化

这一研究不仅填补了七鳃鳗全器官细胞组学研究的空白，也对脂肪组织的可塑性、免疫系统与代谢调控之间的关系提供了新的见解。特别是 NATTERIN蛋白介导的脂肪褐变机制，或为肥胖、代谢疾病的治疗提供新的潜在靶点。

当前，肥胖及相关代谢疾病已成为全球健康的重大挑战。研究表明，棕色脂肪的激活和白色脂肪的褐变能够显著提高能量消耗，有望成为治疗肥胖的关键策略。NATTERIN蛋白作为一个天然的脂肪调控因子，未来或可开发为新型抗肥胖药物，为医学领域带来突破性进展。

展望未来，七鳃鳗这一古老生物或许能为我们揭示更多未被探索的生物学奥秘，助力生命科学与医学的创新发展！

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-025-56153-w

制版人：十一

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