Life Sciences: 靶向脂质组学和转录组学分析揭示了内脏和皮下白色脂肪组织的异质性

白色脂肪组织(white adipose tissue，WAT)是能量储存的主要场所，WAT的高度异质性引起了人们对其代谢和激素特性的高度关注。事实上，除了周围性肥胖的皮下脂肪组织(subcutaneous adipose tissue，SAT)积累外，中心型肥胖的内脏脂肪组织(visceral adipose tissue，VAT)积累也会导致代谢疾病的高风险，包括血脂异常、动脉粥样硬化、高血压和糖尿病。了解WAT脂质组成的差异对于研究其特殊功能和探索WAT异质性的潜在机制具有重要意义。

以往的研究在检测到的脂类物种数量上受到限制，主要集中在甘油或脂肪酸上。低丰度磷脂和鞘磷脂侧链组成的详细变化尚未深入研究。此外，脂质组成的基础水平可能在很大程度上决定了它们对脂多糖调节激素对代谢活动的反应，包括脂解速率和葡萄糖摄取。这些基础差异可能是WAT异质性的关键因素。

2020年1月，中国医学科学院北京协和医学院药物研究所、青岛市立医院、首都医科大学、中国科学院遗传与发育生物学研究所、常州中科脂典、伊利诺斯大学芝加哥分校的相关研究人员在《Life Sciences》上发表了题为“靶向脂质组学和转录组学分析揭示了内脏和皮下白色脂肪组织的异质性”的研究论文，综合脂质组学和转录组学分析，揭示了两种部位特异性WAT的脂质组成和脂质代谢的差异。

研究人员首先进行了C57BL/6J小鼠皮下和内脏白色脂肪组织的脂质组学比较，采用高覆盖靶向脂质组学方法检测了19个主要脂类中的342种脂类，初步揭示了内脏脂肪和皮下脂肪脂质体的异质性（图1）。

图1. 雄性C57BL/6J小鼠皮下和内脏脂肪组织脂组学概况的一般分析。

TAG、DAG、FFA是脂肪组织的主要成分，是白色脂肪组织脂质氧化的主要底物。研究人员随后分析了两种白色脂肪组织中甘油和脂肪酸的差异（图2）。

图2. 两种WAT中甘油和脂肪酸含量的差异。

尽管在VAT和SAT中磷脂均占脂质体的少数，但研究人员观察到磷脂的分布存在明显的差异。为了进一步了解SAT和VAT在磷脂成分上的差异，研究人员进行了全面的分析（图3）。

图3. 小鼠皮下及内脏白色脂肪组织磷脂组成特征。

神经酰胺是最简单的一类鞘脂，负责调节广泛的细胞信号，包括促炎细胞因子的激活。研究人员发现，与VAT相比，神经酰胺在SAT中的含量明显更丰富（图4）。心磷脂在WAT中占少数，但与产热和线粒体功能密切相关。研究人员发现心磷脂代谢在SAT和VAT之间存在差异（图5）。

图4. 在SAT中神经酰胺含量明显高于VAT。

图5. 心磷脂代谢在SAT和VAT之间存在差异。

之后的脂质相关网络分析证明，TAG和磷脂形成了明显的亚网，并与其它脂质种类有更多的联系。而通过对脂质图谱和芯片筛选的基因进行丰富的本体论分析，发现这些差异主要涉及脂质代谢、胰岛素抵抗和炎症反应（图6）。

图6. 整合转录组学和脂质组学网络分析。

最后，为了进一步验证其转录谱，研究人员检测了VAT和SAT中甘油、心磷脂、神经酰胺和磷脂相互转化的合成和分解途径的重要酶和调节因子的基因表达（图7）。

图7. 脂质合成及分解途径基因在VAT和SAT中表达不同。

本研究综合分析了整个脂质体范围内的部位特异性脂肪组织中的脂质体，并结合转录组分析，为全面理解WAT的异质性提供了新的视角。该研究工作将有助于确定新的治疗目标和制定新的战略，以对抗代谢疾病。