今天你運動了嗎？近期“劉畊宏毽子操”刷爆朋友圈，大家都成為了“劉畊宏女孩”，跟著一起抬腳！拍腳！側邊的肥肉咔咔掉！但是每天堅持實在是非常艱難，節食減肥又不健康，難道就沒有更好的減肥方法嗎？近期，Cell Death & Differentiation（IF=15.82）雜志在線發表了西安交通大學張燕團隊題為“Targeting adipocytic discoidin domain receptor 2 impedes fat gain while increasing bone mass”的文章，表明Ddr2通過調節Adcy5-cAMP-PKA途徑調節脂肪細胞脂解和骨量。

發表期刊：Cell Death & Differentiation

發表時間：2022.4

影響因子：15.82

合作單位：西安交通大學

百趣提供服務：游離脂肪酸

研究背景

肥胖是全球面臨的最重要健康問題之一，與高血壓、冠心病、2型糖尿病和低骨量疾病等慢性疾病密切相關。許多肥胖患者有骨質疏松的癥狀，包括骨量減少、微結構改變和骨脆性增加。骨質疏松癥會導致骨折風險增加，并極大地影響患者的生活質量。因此，尋找一個既能調節脂肪代謝又能調節骨量的靶點非常重要。越來越多的證據表明Ddr2與骨骼和脂肪生理學有關，然而詳細的機制還不清楚。

研究結果

1.Ddr2條件性敲除小鼠（Ddr2Adipo）的代謝表型

Ddr2Adipo小鼠和野生型（WT）對照組在3個月齡和8個月齡時體型、體重、長度、體脂率、脂肪重量、肝臟均未發現顯著變化（圖1A-F）。用高脂飲食（HFD）喂養24周后，Ddr2Adipo小鼠體脂率、脂肪/瘦肉比、內臟脂肪重量、脂肪細胞體積顯著降低（圖1H-L），血清甘油三酯水平降低，而游離脂肪酸保持不變（圖1N-O）。表明Ddr2Adipo小鼠免受 HFD誘導的脂肪增加。

2.Ddr2Adipo小鼠的骨量和骨強度增加

為了了解Ddr2缺失是否對骨骼有影響，對股骨進行分析發現，與WT對照組相比，Ddr2Adipo小鼠的骨量顯著增加（圖2A）。骨量增加通常會放大整個骨骼的力學性能，因此進行了三點彎曲試驗以確定骨強度，發現12周齡Ddr2Adipo小鼠的股骨明顯變硬、屈服力增強、股骨極限力顯著增加（圖2E-G），表明Ddr2Adipo小鼠的骨量和力學性能明顯受到誘導。

3.Ddr2Adipo小鼠的骨形成受到刺激

通過蘇木精和伊紅染色圖像分析，發現Ddr2Adipo小鼠中的立方形成骨細胞比WT對照組中更多（圖3A）。通過組織形態計量學分析，發現當小梁表面表達時，Ddr2Adipo小鼠的小梁骨形成加速（圖3B）。5-溴脫氧尿苷摻入試驗表明，Ddr2耗竭后，成骨細胞的增殖沒有受到影響（圖3D）。此外，在Ddr2Adipo小鼠的骨組織和原代顱骨細胞中，成骨標記物的mRNA水平顯著增加（圖3E-F）。進一步表明，受刺激的成骨細胞活性有助于Ddr2Adipo小鼠的骨硬化表型。

4.Ddr2Adipo小鼠的骨吸收被促進

通過抗酒石酸酸性磷酸酶染色研究發現，與WT對照組小鼠相比，Ddr2Adipo小鼠的破骨細胞豐度增加（圖4A）。破骨細胞生成的經典標志物抗酒石酸酸性磷酸酶5b及其mRNA水平在Ddr2Adipo小鼠骨中顯著上調（圖4B-C）。這些結果表明，由于骨形成的極大加速，Ddr2Adipo小鼠的骨量增加。

5.Ddr2Adipo小鼠骨髓脂肪減少

通過檢測血清脂肪因子水平，發現Ddr2Adipo小鼠的骨硬化不是由代謝綜合征引起的。通過成骨細胞分化誘導劑處理Ddr2Adipo骨髓基質細胞，發現脂肪細胞Ddr2缺失對骨髓基質細胞分化沒有任何反饋作用，并且刺激Ddr2Adipo小鼠的成骨細胞分化不是由骨髓基質細胞的譜系選擇引起的。

組織學分析表明，Ddr2Adipo小鼠股骨中的骨髓脂肪組織、骨髓脂肪比例、脂肪細胞數量和脂肪細胞大小顯著降低（圖5A）。Perilipin 1（Plin1）染色陽性細胞一致，Ddr2Adipo小鼠骨髓中的脂肪細胞也顯著降低（圖5B）。使用試劑盒分離骨髓脂肪細胞，并測定mRNA表達，發現Ddr2Adipo和WT細胞之間的脂肪分解基因顯著增加（圖5E）。Ddr2 缺失刺激甘油動員，表明脂解作用增強（圖 5F）。檢測骨髓FFA豐度，發現Ddr2Adipo小鼠骨髓中各種長鏈脂肪酸減少（圖5G）。

6.Adcy5介導的脂解在Ddr2Adipo小鼠中被激活

對骨髓脂肪細胞的轉錄組結果進行GO分析，發現差異表達基因與細胞表面受體信號通路、腺苷酸環化酶抑制G蛋白偶聯受體信號通路和G蛋白偶聯受體信號通路相關，并與環核苷酸第二信使偶聯（圖6A）。通過火山圖分析，發現大多數差異表達基因在Ddr2Adipo小鼠中上調（圖6B）?；蚋患治鲎C實，參與調節脂解、脂肪消化和吸收、氧化磷酸化和ECM受體相互作用的失調基因顯著富集，并進一步在熱圖中確定參與這些過程的24個最上調和下調的基因，qPCR證實并表明Adcy5是最顯著上調的基因（圖6C-E）。這些數據表明脂肪分解和Adcy5可能是Ddr2Adipo小鼠刺激脂肪分解的原因。

7.脂肪細胞Ddr2通過Adcy5-cAMPPKA途徑調節骨量

通過測定骨髓脂肪細胞Adcy5的重要下游效應物cAMP水平，發現Ddr2Adipo小鼠的cAMP水平顯著升高（圖7A）。通過測定骨髓脂肪細胞中PKA活性和Lipe磷酸化，發現PKA活性和Lipe磷酸化在Ddr2Adipo小鼠的骨髓脂肪細胞中被顯著誘導（圖7B-C）。在Ddr2缺失的3T3-L1細胞中也觀察到類似調節，并且FFA濃度顯著增加（圖8A-F）。

為進一步研究Adcy5在缺失Ddr2時對脂質的調節作用，在Ddr2耗盡的3T3-L1細胞中干擾Adcy5的表達，發現Adcy5敲除顯著下調FFA含量，Adcy5的過表達恢復FFA的含量（圖7H-I）。使用抑制劑來阻斷顱骨細胞中的FFA攝取，發現與野生型細胞相比，Ddr2Adipo小鼠顱骨細胞的成骨細胞基因表達增加，但在抑制劑存在下，Ddr2Adipo顱骨細胞中成骨細胞表達基因的上調被顯著抑制（圖7L）。

通過腺苷酸環化酶抑制劑SQ22536來測試Adcy5和cAMP抑制對Ddr2Adipo小鼠骨量的影響，發現與對照相比，Ddr2Adipo小鼠骨量顯著降低，骨密度、骨量/總體積和小梁數顯著下降，而小梁分離顯著升高（圖9），表明Adcy5介導Ddr2對脂肪細胞脂解的調節，而Ddr2缺乏會導致Adcy5上調以及隨之而來的脂解和FFA含量，進而刺激成骨細胞分化和骨量增加。

結論

綜上所述，該研究首次表明，Ddr2在脂肪和骨骼之間的串擾中起著至關重要的作用。分子證據表明，Ddr2通過調節Adcy5-cAMP-PKA途徑調節脂肪細胞脂解和骨量。揭示了靶向脂肪細胞Ddr2作為治療肥胖和低骨量疾病的潛力。