百趣代谢组学资讯:不做“刘畊宏女孩”也能减肥？Ddr2既能调节脂肪代谢又能调节骨量！

今天你运动了吗？近期“刘畊宏毽子操”刷爆朋友圈，大家都成为了“刘畊宏女孩”，跟着一起抬脚！拍脚！侧边的肥肉咔咔掉！但是每天坚持实在是非常艰难，节食减肥又不健康，难道就没有更好的减肥方法吗？近期，Cell Death & Differentiation（IF=15.82）杂志在线发表了西安交通大学张燕团队题为“Targeting adipocytic discoidin domain receptor 2 impedes fat gainwhile increasing bone mass”的文章，表明Ddr2通过调节Adcy5-cAMP-PKA途径调节脂肪细胞脂解和骨量。

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发表期刊：Cell Death & Differentiation

发表时间：2022.4

影响因子：15.82

合作单位：西安交通大学

百趣提供服务：游离脂肪酸

研究背景

肥胖是全球面临的最重要健康问题之一，与高血压、冠心病、2型糖尿病和低骨量疾病等慢性疾病密切相关。许多肥胖患者有骨质疏松的症状，包括骨量减少、微结构改变和骨脆性增加。骨质疏松症会导致骨折风险增加，并极大地影响患者的生活质量。因此，寻找一个既能调节脂肪代谢又能调节骨量的靶点非常重要。越来越多的证据表明Ddr2与骨骼和脂肪生理学有关，然而详细的机制还不清楚。

研究结果1Ddr2条件性敲除小鼠（Ddr2Adipo）的代谢表型

Ddr2Adipo小鼠和野生型（WT）对照组在3个月龄和8个月龄时体型、体重、长度、体脂率、脂肪重量、肝脏均未发现显著变化（图1A-F）。用高脂饮食（HFD）喂养24周后，Ddr2Adipo小鼠体脂率、脂肪/瘦肉比、内脏脂肪重量、脂肪细胞体积显著降低（图1H-L），血清甘油三酯水平降低，而游离脂肪酸保持不变（图1N-O）。表明Ddr2Adipo小鼠免受 HFD诱导的脂肪增加。

2.Ddr2Adipo小鼠的骨量和骨强度增加

为了了解Ddr2缺失是否对骨骼有影响，对股骨进行分析发现，与WT对照组相比，Ddr2Adipo小鼠的骨量显著增加（图2A）。骨量增加通常会放大整个骨骼的力学性能，因此进行了三点弯曲试验以确定骨强度，发现12周龄Ddr2Adipo小鼠的股骨明显变硬、屈服力增强、股骨极限力显著增加（图2E-G），表明Ddr2Adipo小鼠的骨量和力学性能明显受到诱导。

3.Ddr2Adipo小鼠的骨形成受到刺激

通过苏木精和伊红染色图像分析，发现Ddr2Adipo小鼠中的立方形成骨细胞比WT对照组中更多（图3A）。通过组织形态计量学分析，发现当小梁表面表达时，Ddr2Adipo小鼠的小梁骨形成加速（图3B）。5-溴脱氧尿苷掺入试验表明，Ddr2耗竭后，成骨细胞的增殖没有受到影响（图3D）。此外，在Ddr2Adipo小鼠的骨组织和原代颅骨细胞中，成骨标记物的mRNA水平显著增加（图3E-F）。进一步表明，受刺激的成骨细胞活性有助于Ddr2Adipo小鼠的骨硬化表型。

4.Ddr2Adipo小鼠的骨吸收被促进

通过抗酒石酸酸性磷酸酶染色研究发现，与WT对照组小鼠相比，Ddr2Adipo小鼠的破骨细胞丰度增加（图4A）。破骨细胞生成的经典标志物抗酒石酸酸性磷酸酶5b及其mRNA水平在Ddr2Adipo小鼠骨中显著上调（图4B-C）。这些结果表明，由于骨形成的极大加速，Ddr2Adipo小鼠的骨量增加。

5.Ddr2Adipo小鼠骨髓脂肪减少

通过检测血清脂肪因子水平，发现Ddr2Adipo小鼠的骨硬化不是由代谢综合征引起的。通过成骨细胞分化诱导剂处理Ddr2Adipo骨髓基质细胞，发现脂肪细胞Ddr2缺失对骨髓基质细胞分化没有任何反馈作用，并且刺激Ddr2Adipo小鼠的成骨细胞分化不是由骨髓基质细胞的谱系选择引起的。

组织学分析表明，Ddr2Adipo小鼠股骨中的骨髓脂肪组织、骨髓脂肪比例、脂肪细胞数量和脂肪细胞大小显著降低（图5A）。Perilipin 1（Plin1）染色阳性细胞一致，Ddr2Adipo小鼠骨髓中的脂肪细胞也显著降低（图5B）。使用试剂盒分离骨髓脂肪细胞，并测定mRNA表达，发现Ddr2Adipo和WT细胞之间的脂肪分解基因显著增加（图5E）。Ddr2 缺失刺激甘油动员，表明脂解作用增强（图 5F）。检测骨髓FFA丰度，发现Ddr2Adipo小鼠骨髓中各种长链脂肪酸减少（图5G）。

6.Adcy5介导的脂解在Ddr2Adipo小鼠中被激活

对骨髓脂肪细胞的转录组结果进行GO分析，发现差异表达基因与细胞表面受体信号通路、腺苷酸环化酶抑制G蛋白偶联受体信号通路和G蛋白偶联受体信号通路相关，并与环核苷酸第二信使偶联（图6A）。通过火山图分析，发现大多数差异表达基因在Ddr2Adipo小鼠中上调（图6B）。基因富集分析证实，参与调节脂解、脂肪消化和吸收、氧化磷酸化和ECM受体相互作用的失调基因显著富集，并进一步在热图中确定参与这些过程的24个最上调和下调的基因，qPCR证实并表明Adcy5是最显著上调的基因（图6C-E）。这些数据表明脂肪分解和Adcy5可能是Ddr2Adipo小鼠刺激脂肪分解的原因。

7.脂肪细胞Ddr2通过Adcy5-cAMPPKA途径调节骨量

通过测定骨髓脂肪细胞Adcy5的重要下游效应物cAMP水平，发现Ddr2Adipo小鼠的cAMP水平显著升高（图7A）。通过测定骨髓脂肪细胞中PKA活性和Lipe磷酸化，发现PKA活性和Lipe磷酸化在Ddr2Adipo小鼠的骨髓脂肪细胞中被显著诱导（图7B-C）。在Ddr2缺失的3T3-L1细胞中也观察到类似调节，并且FFA浓度显著增加（图8A-F）。

为进一步研究Adcy5在缺失Ddr2时对脂质的调节作用，在Ddr2耗尽的3T3-L1细胞中干扰Adcy5的表达，发现Adcy5敲除显著下调FFA含量，Adcy5的过表达恢复FFA的含量（图7H-I）。使用抑制剂来阻断颅骨细胞中的FFA摄取，发现与野生型细胞相比，Ddr2Adipo小鼠颅骨细胞的成骨细胞基因表达增加，但在抑制剂存在下，Ddr2Adipo颅骨细胞中成骨细胞表达基因的上调被显著抑制（图7L）。

通过腺苷酸环化酶抑制剂SQ22536来测试Adcy5和cAMP抑制对Ddr2Adipo小鼠骨量的影响，发现与对照相比，Ddr2Adipo小鼠骨量显着降低，骨密度、骨量/总体积和小梁数显着下降，而小梁分离显着升高（图9），表明Adcy5介导Ddr2对脂肪细胞脂解的调节，而Ddr2缺乏会导致Adcy5上调以及随之而来的脂解和FFA含量，进而刺激成骨细胞分化和骨量增加。

结论

综上所述，该研究首次表明，Ddr2在脂肪和骨骼之间的串扰中起着至关重要的作用。分子证据表明，Ddr2通过调节Adcy5-cAMP-PKA途径调节脂肪细胞脂解和骨量。揭示了靶向脂肪细胞Ddr2作为治疗肥胖和低骨量疾病的潜力。

文/阿趣代谢组学