复旦大学PNAS揭示代谢信号新机制

　　

生物通报道  来自复旦大学、上海交通大学的研究人员在新研究中证实，骨形态发生蛋白4(BMP4)可通过介导白色脂肪组织中发生棕色脂肪样改变，影响机体葡萄糖及能量稳态。相关论文发表在2月6日的《美国科学院院刊》（PNAS）上。

领导这一研究的是复旦大学上海医学院的汤其群（Qi-Qun Tang）教授。主要从事脂肪细胞发育分化的机理和肥胖的成因，以及有效地控制肥胖的方法研究。发表论文40余篇。曾获上海市科技进步一等奖，卫生部科技进步一等奖、国家科技进步二等奖，"霍英东优秀青年教师"一等奖（生物类）和谈家桢生命科学创新奖。

骨形态发生蛋白(bone morphogenesis proteins , BMP)是一类多功能生长因子 ,目前人们已经发现的BMP 家族成员达 30 多个，除BMP1 外都属于转化生长因子β(trans forming growth factor beta , TGF β)超家族的成员。近年来，越来越多的研究表明，BMP 在脂肪生成过程中也起着重要的作用。

在过往的研究中，汤其群教授课题组确定了BMP-4能够促进C3H10T1/2多潜能干细胞向前脂肪细胞定向，经BMP4诱导的干细胞在裸鼠体内能发育为脂肪组织，为研究干细胞定向机制奠定了基础。但目前研究人员对于BMP-4对成熟脂肪细胞表型及功能的影响仍然不清楚。

在这篇新文章中研究人员证实，在白色脂肪组织(WAT)脂肪细胞中表达BMP4，可导致生成具有棕色脂肪特征的“白色脂肪细胞”，减少肥胖及代谢并发症。 研究人员在小鼠白色脂肪细胞中驱动BMP4转基因表达，发现其导致白色脂肪组织量及白色脂肪细胞大小减小，具有棕色脂肪细胞特征的白色脂肪细胞数量增多。这些改变与能量消耗增加，胰岛素敏感性增高密切相关，帮助对抗了饮食诱导的肥胖及糖尿病。与之相反，BMP4缺陷小鼠显示白色脂肪细胞形态扩大，胰岛素敏感性受损。研究人员证实过氧化物酶体增殖物辅助激活因子1α(PGC-1α)作为BMP信号靶点，对白色脂肪组织中发生这些棕色脂肪样改变至关重要。且BMP4对于白色脂肪组织的这一效应似乎适用于人类整个脂肪组织，因为在白色组织中BMP4的表达水平显示与人体体重指数负相关。

这些研究发现提供了重要的遗传和代谢依据，表明BMP4能够影响白色脂肪组织形成，改变胰岛素敏感性。从而为肥胖及相关疾病的防治指明了一个新研究方向。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

BMP4-mediated brown fat-like changes in white adipose tissue alter glucose and energy homeostasis

Expression of bone morphogenetic protein 4 (BMP4) in adipocytes of white adipose tissue (WAT) produces “white adipocytes” with characteristics of brown fat and leads to a reduction of adiposity and its metabolic complications. Although BMP4 is known to induce commitment of pluripotent stem cells to the adipocyte lineage by producing cells that possess the characteristics of preadipocytes, its effects on the mature white adipocyte phenotype and function were unknown. Forced expression of a BMP4 transgene in white adipocytes of mice gives rise to reduced WAT mass and white adipocyte size along with an increased number of a white adipocyte cell types with brown adipocyte characteristics comparable to those of beige or brite adipocytes. These changes correlate closely with increased energy expenditure, improved insulin sensitivity, and protection against diet-induced obesity and diabetes. Conversely, BMP4-deficient mice exhibit enlarged white adipocyte morphology and impaired insulin sensitivity. We identify peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-α (PGC1α) as the target of BMP signaling required for these brown fat-like changes in WAT. This effect of BMP4 on WAT appears to extend to human adipose tissue, because the level of expression of BMP4 in WAT correlates inversely with body mass index. These findings provide a genetic and metabolic basis for BMP4’s role in altering insulin sensitivity by affecting WAT development.

作者简介：

汤其群

江苏盐城人。教授，博士生导师。1990年毕业于上海医科大学法医学系, 1995年获得上海医科大学生物化学与分子生物学博士学位，同年赴美国Johns Hopkins大学医学院生物化学系作博士后。2002年受聘为Johns Hopkins大学医学院儿科内分泌系助理教授兼生化系助理教授。2005年6月辞去美国的职位，全职受聘于复旦大学。曾担任复旦大学上海医学院副院长；现任复旦大学基础医学院院长，生物医学研究院副院长，生物化学与分子生物学系主任，分子医学教育部重点实验室主任；上海生物化学与分子生物学会副理事长，中国医学生物化学与分子生物学协会副理事长。
       
汤其群教授为第二批教育部"****奖励计划"特聘教授（1999），为国家自然科学基金委"杰出青年基金"获得者(2006)，为国家重大科学研究计划"干细胞定向分化的基础与临床 应用研究"的首席科学家，2005年入选上海市首批"医学领军人才"，2007年入选上海市领军人才，并被评为优秀学科带头人，2009年入选国家"百千万人才计划"国家级人选， 2010年被Johns Hopkins大学生物化学系聘为兼职教授（Adjunct Professor)，被美国中华医学基金会评为CMB杰出教授。

主要从事研究脂肪细胞发育分化的机理和肥胖的成因，以及有效地控制肥胖的方法。发表论文40余篇，多数在PNAS、GENES & DEVELOPMENT、MCB、MCP、JBC等SCI杂志上发表。曾获上海市科技进步一等奖，卫生部科技进步一等奖、国家科技进步二等奖，"霍英东优秀青年教师"一等奖（生物类）和谈家桢生命科学创新奖。