《Journal of Lipid Research》：KLF7 induced ADRB3-dependent IL-6 production in brown adipocytes during stress
编辑推荐：
本研究揭示了应激状态下棕色脂肪组织通过ADRB3-cAMP-PKA-CREB信号通路激活转录因子KLF7，从而诱导IL-6产生的新机制。研究人员通过构建脂肪细胞特异性KLF7敲除小鼠模型，结合体内外实验证实该通路是应激诱导肝糖异生的关键调控环节，为阐释应激代谢调控提供了新的理论依据。
当我们面临突发危险时，身体会迅速启动"战斗或逃跑"反应，这个过程中血糖的快速升高为身体提供了必要的能量保障。2020年《细胞》杂志的一项突破性研究发现，棕色脂肪组织在应激状态下能够作为内分泌器官，通过β3-肾上腺素能受体（ADRB3）依赖性方式释放白细胞介素-6（IL-6），进而促进肝脏糖异生。然而，应激状态下棕色脂肪细胞中ADRB3诱导IL-6产生的具体分子机制尚不完全清楚。
石河子大学医学院的研究团队针对这一科学问题展开了深入研究。既往研究表明，转录因子Krüppel样因子7（KLF7）能够在白色脂肪细胞中转录激活IL-6的表达，但其在棕色脂肪细胞应激反应中的作用尚未明确。ADRB3作为G蛋白偶联受体，通过激活腺苷酸环化酶（AC）增加细胞内环磷酸腺苷（cAMP）水平，进而激活蛋白激酶A（PKA）并磷酸化cAMP反应元件结合蛋白（CREB）。然而，cAMP-PKA-CREB信号通路与KLF7在ADRB3诱导的IL-6产生中的相互作用机制仍有待阐明。
研究人员通过构建脂肪细胞特异性KLF7敲除（AKO）小鼠模型，结合急性应激模型和ADRB3激动剂CL316，243处理，系统探究了KLF7在应激诱导IL-6产生中的作用。研究发现，急性应激和ADRB3激动剂均能显著诱导棕色脂肪组织中PKA底物磷酸化、CREB磷酸化以及KLF7和IL-6的表达。重要的是，KLF7缺失显著降低了应激和ADRB3激动剂诱导的IL-6产生，并抑制了肝脏糖异生相关基因的表达。
机制研究表明，CREB能够直接结合KLF7启动子区域的特定位点，转录激活KLF7表达。PKA抑制剂H89和CREB抑制剂666-15均能有效阻断ADRB3激活诱导的KLF7和IL-6上调。这些结果揭示了ADRB3-cAMP-PKA-CREB-KLF7信号轴在应激诱导IL-6产生中的核心作用。该研究发表于《Journal of Lipid Research》，为深入理解应激状态下能量代谢调控提供了新的分子机制见解。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：通过脂肪细胞特异性Cre-loxP系统构建KLF7条件性敲除小鼠模型；建立小鼠急性应激模型（眼眶后静脉丛取血）和药物干预模型；分离培养原代棕色脂肪细胞并进行诱导分化；采用蛋白质印迹法、实时定量PCR、酶联免疫吸附测定等技术检测信号分子和细胞因子表达；通过染色质免疫沉淀和双荧光素酶报告基因实验验证转录调控关系。
急性应激通过激活ADRB3诱导BAT中KLF7和IL-6表达
研究人员首先通过眼眶后静脉丛取血建立急性应激小鼠模型，发现应激4小时后棕色脂肪组织和血清中IL-6水平显著升高。同时，PKA底物磷酸化、CREB磷酸化和KLF7表达均明显诱导。ADRB3特异性拮抗剂SR59203A能够逆转应激诱导的上述分子变化，表明急性应激通过激活ADRB3诱导KLF7和IL-6表达。代谢水平上，应激小鼠出现血糖升高和丙酮酸耐受性增强，肝脏糖异生相关基因表达上调，这些效应均被SR59203A所抑制。
ADRB3激活增加棕色脂肪细胞中KLF7和IL-6表达
在细胞水平上，ADRB3激动剂CL316，243处理能够诱导原代棕色脂肪细胞和C3H10T1/2细胞中PKA底物磷酸化、CREB磷酸化以及KLF7和IL-6表达升高。CL316，243处理的棕色脂肪细胞条件培养基能够促进小鼠肝细胞糖异生相关基因表达，而抗IL-6中和抗体可阻断此效应，证实棕色脂肪细胞来源的IL-6参与调控肝细胞糖异生。
ADRB3诱导的IL-6表达在应激期间需要脂肪细胞中的KLF7
通过比较KLF7 AKO小鼠与野生型小鼠，研究发现KLF7缺失显著降低应激和CL316，243诱导的IL-6在棕色脂肪组织中的表达和血清水平，同时抑制肝脏糖异生相关基因表达。KLF7 AKO小鼠在应激状态下的血糖水平和丙酮酸利用能力均低于野生型小鼠，表明KLF7是ADRB3诱导IL-6产生所必需的。
应激诱导的BAT中KLF7和IL-6上调由PKA激活介导
PKA抑制剂H89预处理能够有效阻断应激和CL316，243诱导的PKA活性、CREB磷酸化、KLF7和IL-6表达上调。同时，H89处理还抑制了应激诱导的肝脏糖异生基因表达和血糖升高，表明PKA激活是应激诱导KLF7和IL-6表达的关键环节。
PKA介导ADRB3激活诱导的棕色脂肪细胞中KLF7和IL-6表达上调
体外实验中，H89预处理可逆转CL316，243诱导的PKA底物磷酸化、CREB磷酸化以及KLF7和IL-6表达升高。CL316，243处理的棕色脂肪细胞条件培养基促进肝细胞糖异生基因表达的作用也被H89所抑制，进一步证实PKA在ADRB3-KLF7-IL-6信号轴中的核心地位。
cAMP通过PKA增强棕色脂肪细胞中KLF7和IL-6表达
腺苷酸环化酶激活剂福斯高林处理能够模拟CL316，243的效应，诱导PKA激活、CREB磷酸化以及KLF7和IL-6表达上调。H89可阻断福斯高林的作用，表明cAMP通过激活PKA促进KLF7和IL-6表达。
CREB介导ADRB3诱导的棕色脂肪细胞中KLF7和IL-6表达并转录激活KLF7
CREB抑制剂666-15预处理显著抑制CL316，243诱导的CREB磷酸化、KLF7和IL-6表达。生物信息学分析预测KLF7启动子区域存在多个CREB结合位点，双荧光素酶报告基因和染色质免疫沉淀实验证实CREB能够直接结合KLF7启动子并转录激活其表达。
研究结论表明，应激状态下ADRB3激活通过cAMP-PKA-CREB信号通路诱导转录因子KLF7表达，进而促进IL-6产生和释放。脂肪细胞来源的IL-6通过内分泌方式作用于肝脏，促进糖异生相关基因表达，为"战斗或逃跑"反应提供能量保障。该研究首次揭示了KLF7在应激代谢调控中的关键作用，阐明了ADRB3-cAMP-PKA-CREB-KLF7信号轴在应激诱导IL-6产生中的分子机制，不仅深化了对棕色脂肪组织内分泌功能的认识，也为应激相关代谢性疾病的防治提供了新的潜在靶点。值得注意的是，该信号通路与棕色脂肪组织的经典产热功能相对独立，体现了脂肪组织在不同生理状态下的功能可塑性。未来研究可进一步探讨该通路在慢性应激代谢紊乱中的作用，以及其与其它应激激素网络的交叉对话。
