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Cdo1促进雄性小鼠PPARγ介导的脂肪组织分解 - Coggle Diagram

- - - - 白色脂肪组织（WAT）
        
        以 TG 的形式存储能量
      - 棕色脂肪组织（BAT）
        
        由多房脂滴和大量含有解偶联蛋白 1 (UCP1) 的线粒体组成，会增加产热的能量消耗
        
        较大的哺乳动物在婴儿期后通常会失去大量 BAT
      - 米色脂肪组织
        
        UCP1 阳性的多房脂肪细胞，人类体内有大量此类细胞
        
        可通过寒冷暴露或运动诱导
  - - - 首先，TG 被脂肪甘油三酯脂肪酶 (ATGL) 分解为二酰基甘油 (DAG) 和 FFA
      - 其次，DAG 被激素敏感脂肪酶 (HSL) 水解成单酰基甘油 (MAG) 和 FFA
      - 最后，MAG 转化为甘油和 FFA
    - - ATGL
    - - 特异性敲除ATGL
        
        肥胖增加
        
        冷适应缺陷
        
        BAT 转化为 WAT 样组织
      - ATGL 的脂肪特异性过度表达或 HSL 活性的增强
        
        预防饮食诱导的肥胖 (DIO)
        
        改善代谢健康
    - - 是脂肪细胞分化的关键调节因子，参与 ATGL 和 HSL 的反式激活
- - - - CSA 通过两种竞争途径进行代谢
        
        合成牛磺酸（Cdo1是关键酶）
        
        产生硫酸盐
  - - - 产热能力受损，能量消耗减少，并表现出更严重的 DIO 和肥胖相关疾病
      - RNA测序分析（RNA-seq）显示，在高脂饮食（HFD）喂养的Cdo1AKO小鼠的腹股沟WAT中，与脂肪分解途径相关的基因的表达水平显着降低。
      - Cdo1被发现与PPARγ相互作用，并促进Med24（介质复合物的重要组成部分）募集至ATGL和HSL基因启动子以反式激活它们的表达
    - - 促进了小鼠的耐寒性、能量消耗、ATGL 和 HSL 表达以及脂肪组织中的脂肪分解，并改善了肥胖和相关代谢紊乱
- - - - 小鼠暴露于寒冷环境24小时（4℃）后，与对照小鼠（保存在室温、22℃）相比，其腹股沟WAT（iWAT）和BAT中的Cdo1表达增加
    - - HFD喂养的小鼠附睾WAT（eWAT）中Cdo1的表达低于正常饮食（NCD）喂养的小鼠
      - 禁食24小时后小鼠eWAT中Cdo1的表达增加
      - 综上，脂肪 Cdo1 的表达在脂肪细胞分化过程中或通过冷暴露和禁食而被诱导，并在 HFD 喂养后下降，这凸显了 Cdo1 作为脂肪组织的代谢特征
  - - - Cdo1flox/flox 小鼠（野生型 (WT) 对照）与脂联素启动子驱动的 Cre 转基因小鼠杂交生成 Cdo1AKO 小鼠
    - - Cdo1AKO小鼠的O2消耗率、产热率和CO2排放率较低，但呼吸交换比（RER）或食物摄入量没有显著差别
    - - 方法
        
        将禁食状态（禁食 18 小时后）的小鼠暴露于寒冷（4°C）环境中
      - 结果
        
        Cdo1AKO 小鼠的核心体温低于野生型小鼠
        
        经过6小时的寒冷暴露后，Cdo1AKO小鼠逐渐出现危及生命的体温过低
      - 意义
        
        说明这些小鼠的适应性生热作用受损
      - 分析
        
        在适应性生热过程中，脂肪分解提供能量底物，而 UCP1 是关键的生热效应子，但 Cdo1AKO 小鼠中 BAT 中的 UCP1 水平未受影响
        
        iWAT、eWAT 和 BAT 中 ATGL 和 HSL（脂解关键酶）的蛋白质和磷酸化水平显着降低
        
        在基础条件下和冷暴露后、β3-肾上腺素能（CL316,243）刺激期间、以及进食和禁食状态期间Cdo1AKO小鼠的血浆甘油和FFA水平（反映脂肪组织脂解作用）较低
        
        表明 Cdo1AKO 小鼠的冷不耐受是由于缺乏脂肪酸来满足棕色脂肪的需求
        
        Cdo1AKO小鼠的WAT含有较高比例的大脂肪细胞，并且BAT显示出更多的脂质积累
        
        因此，以上这些数据表明，Cdo1AKO 小鼠的脂肪组织中的脂肪分解和生热作用受到显着抑制
    - - Cdo1是体内牛磺酸合成的关键酶
      - 牛磺酸通过促进 iWAT 褐变来帮助小鼠改善肥胖 :question: 为什么结论是Cdo1缺乏没有影响牛磺酸水平，但是能量消耗和脂肪分解减少了？
      - Cdo1AKO 小鼠中牛磺酸的含量与对照小鼠相当，Cdo1AKO 小鼠肝脏中的 Cdo1 蛋白水平与对照小鼠相似
      - 牛磺酸的合成和转运
        
        牛磺酸由半胱氨酸内源合成，也由食物提供。它可以通过牛磺酸转运蛋白 (Taut)转运到细胞内。
      - Cdo1AKO 小鼠维持脂肪组织中牛磺酸水平的方法
        
        Cdo1AKO 小鼠的 iWAT 和 BAT 中编码 Taut 的基因 Slc6a6 的表达显着增加（扩展数据图 2l），表明 Cdo1AKO 小鼠脂肪组织中牛磺酸的摄取增加，有助于维持脂肪组织中牛磺酸的水平
    - - Cdo1AKO小鼠表现出更严重的寒冷不耐受性、更少的能量消耗和减少的脂肪分解，并且脂肪细胞特异性的Cdo1缺乏并没有明显影响脂肪牛磺酸水平
  - - - Cdo1AKO 和对照小鼠喂食 HFD
    - - 与野生型小鼠相比，Cdo1AKO 小鼠体重增加更多
      - 脂肪量显着增加
      - Cdo1AKO小鼠具有更高的脂肪组织重量更大比例的较大脂肪细胞
      - β3-肾上腺素能（CL316,243）刺激下以及进食和禁食状态下，Cdo1AKO 小鼠的血浆甘油和 FFA 水平低于野生型小鼠
      - Cdo1AKO 小鼠还表现出较高的空腹血糖、胆固醇和低密度脂蛋白 (LDL) 血清水平
      - Cdo1AKO小鼠的耗氧量、产热量和二氧化碳排放量显著降低
      - 对呼吸交换比（RER）和食物摄入量影响很小
    - - Cdo1AKO 小鼠的葡萄糖耐量和全身胰岛素敏感性显着受损
      - 在 Cdo1AKO 小鼠中，iWAT 和肝脏中胰岛素刺激的 AKT (s473) 磷酸化减弱
        
        表明脂肪 Cdo1 消除可能加剧 HFD 诱导的胰岛素抵抗
      - Cdo1AKO 小鼠表现出更高的肝脏重量和肝脏 TG 积累
      - Cdo1AKO肝脏中脂肪酸合成相关基因（Srebpf1、Fasn和Acaca）以及炎症相关基因（Il1b、Tnf、Nos2和Il18）的mRNA水平显着增加
        
        因此，Cdo1AKO 小鼠表现出肝脏脂肪变性和炎症增加
    - - 综上所述，这些数据表明 Cdo1AKO 小鼠易患 HFD 诱导的肥胖和肥胖相关的代谢紊乱
  - - - 95 个基因显着上调，180 个基因显着下调
        
        下调基因在脂解通路中最显着富集
        
        脂解途径中富集的下调基因包括Pnpla2（编码ATGL）、Lipe（编码HSL）、Adrb1、Adrb2、Adrb3、Insr、Pde3b、Irs1和Irs2
      - Cdo1AKO小鼠iWAT中ATGL和HSL的表达水平及其磷酸化形式（p-ATGL和p-HSL）显着降低
      - Cdo1AKO 小鼠 iWAT 中甘油和 FFA 的释放也显着减少
      - Cdo1AKO小鼠iWAT中脂肪酸氧化相关基因（Ppara、Cpt1b和Acadl）和褐变相关基因（Ucp1、Ppargc1a、Cidea和Prdm16）的表达水平显着下调
      - Cdo1AKO 小鼠 iWAT 的耗氧量显着降低
      - Cdo1AKO 小鼠 iWAT 的ATGL、p-ATGL、HSL、p-HSL 和 UCP1 的蛋白水平显著降低
      - Cdo1AKO 小鼠的BAT 显着降低
      - Cdo1AKO 小鼠 eWAT 中 ATGL、p-ATGL、HSL 和 p-HSL 的蛋白质水平也有所降低
    - - 显着抑制了ATGL、p-ATGL、HSL和p-HSL的表达，以及甘油和FFA的释放
      - 结论
        
        Cdo1和Cdo1-Y157F的过表达增加了ATGL、p-ATGL、HSL和p-HSL的表达，以及甘油和FFA的释放
    - - 方法
        
        分化的 C3H10T1/2 脂肪细胞被 AD-LacZ (Ctrl)、AD-Cdo1（野生型）或 Cdo1 突变体（Cdo1-C93A 和 Cdo1-Y157F）感染
      - 现象
        
        Cdo1及其突变体的过度表达增加了ATGL、p-ATGL、HSL和p-HSL的表达以及甘油和FFA的释放和氧气消耗量
        
        Cdo1的过度表达导致Ucp1和Cpt1b表达增加，使用GW6471（PPARα拮抗剂）可以减弱这种表达
        
        C3H10T1/2脂肪细胞的牛磺酸处理对编码ATGL和HSL的基因的表达没有影响
        
        ATGL 的敲低减弱了 Cdo1 介导的耗氧量促进
      - 结论
        
        表明Cdo1通过PPARα激活介导Ucp1和Cpt1b表达增加
        
        表明Cdo1可能以不依赖牛磺酸的方式调节ATGL和HSL的表达
        
        这些数据表明Cdo1在调节脂肪细胞中ATGL和HSL的表达中发挥重要作用。
  - - - 为了进一步证明脂肪分解是否是 Cdo1 操作后观察到的表型的主要驱动因素
    - - 腺相关病毒 (AAV) 载体含有编码 ATGL (AAV-ATGL)、HSL (AAV-HSL) 或 GFP (AAV-GFP，如对照）用于过表达 iWAT 和 eWAT 中指定的基因
        
        ATGL 和 HSL 的表达在 iWAT 和 eWAT 中尤其增加
      - 结果
        
        白色脂肪组织中 ATGL 和 HSL 的过度表达阻断了 Cdo1 缺乏介导的寒冷不耐受的作用
        
        与野生型相比，脂肪组织中 Cdo1 的消除导致更高的体重（图 5b）、更多的脂肪量（图 5c、d）以及 HFD 喂养下较大脂肪细胞比例的显着增加（图 5e、f）老鼠。这种形态转变被白色脂肪组织中 ATGL 和 HSL 的过度表达所消除。
        
        Cdo1AKO小鼠的血浆甘油和FFA水平低于野生型小鼠，这是由于白色脂肪组织中ATGL和HSL的过度表达而减弱的（图5g）。脂肪特异性 Cdo1 敲除的高脂饮食喂养的小鼠表现出加剧的葡萄糖不耐受和胰岛素抵抗，这也因白色脂肪组织中 ATGL 和 HSL 的过度表达而减弱（图 5h-k）。
        
        白色脂肪组织中ATGL和HSL的过度表达减弱了脂肪Cdo1缺乏对iWAT和BAT中Ppara、Cpt1b和Ucp1表达的抑制作用
        
        白色脂肪特异性的 ATGL 和 HSL 过度表达削弱了脂肪 Cdo1 缺乏在促进肝脂肪变性中的作用，以及脂肪酸合成相关基因和功能的表达水平
    - - 表明细胞核定位的 Cdo1 对脂肪细胞响应冷暴露的功能作用
    - - PPARγ 已知是 ATGL 和 HSL 转录的重要调节因子
      - PPARγ、Cdo1 或 Cdo1-Y157F 的过表达激活了 ATGL（图 6h）和 HSL的启动子活性
      - Flag-Cdo1和突变体（Flag-Y157F）均与PPARγ共定位于脂肪细胞的细胞核中
      - 表明Cdo1可以在转录水平上促进ATGL和HSL的表达通过与 PPARγ 相互作用
      - 检测到Flag-Cdo1在ATGL和HSL启动子上的结合，通过敲低PPARγ而减弱这种结合
      - 结果表明Cdo1可以以PPARγ依赖性方式与ATGL和HSL的基因启动子结合。
    - - 介体复合物对于 PPARγ 介导的靶基因反式激活至关重要。介体复合体亚基 24 (Med24) 是介体复合体的核心亚基，对于复合体的完整性非常重要
      - 敲低Med24的表达显着抑制了ATGL和HSL的mRNA表达水平,这表明Med24在促进ATGL和HSL表达中的重要作用
      - 过表达的 Flag-Cdo1 与内源性 PPARγ 和 Med24 相互作用
      - 内源性 Cdo1 还与 PPARγ 和 Med24 相互作用
      - 在Cdo1敲除的原代脂肪细胞中，PPARγ和Med24之间的相互作用减弱
      - Cdo1敲除减少了Med24向ATGL和HSL基因启动子的募集
      - Cdo1或Cdo1-Y157F的过度表达增强了PPARγ和Med24之间的相互作用
      - Cdo1或其Cdo1-Y157F的过表达促进了Med24向ATGL和HSL基因启动子的募集
      - 这些数据表明，Cdo1 与 PPARγ 相互作用，促进 Med24 募集至 ATGL 和 HSL 基因启动子，从而反式激活 ATGL 和 HSL。