9 月 21 日，《細胞》上發表了來自加州大學圣迭戈分校*新的研究成果，讓挑戰糖尿病的勇者們又獲得了新情報。本文的作者是華人科學家 Wei Ying，中科院藥物研究所的李平平研究員也參與了研究。中美兩國研究人員發現，脂肪內巨噬細胞分泌的含有微小 RNA（miRNA）的外泌體會促進骨骼肌細胞、肝細胞和脂肪細胞的胰島素抵抗形成，這為 2 型糖尿病發病機制和治療手段的研究提出了全新的思路[1]！

論文作者 Wei Ying（左）和中科院李平平研究員（右）

胰島素抵抗早已被確定是 2 型糖尿病發病的兩大主要環節，雖然形成機制復雜，但肥胖一直被視為*常見的原因[2]，糖尿病的發病率也隨著全球肥胖人群比例的不斷上升同步走高[3]。那么肥胖是怎樣導致胰島素抵抗的呢？近年來不斷有研究顯示，脂肪組織內比例可達 40% 的巨噬細胞參與的炎癥反應，可能是導致胰島素抵抗的重要機理[4]，對具體的信號機制也已有不少研究[5-6]，但仍然只是管中窺豹，未見全貌。

此前有研究顯示，巨噬細胞的外泌囊泡會損害脂肪細胞對胰島素的敏感性[7]。本次研究正是基于這一現象作出了假設：會不會有一種 miRNA 藏在脂肪組織巨噬細胞（ATM）外泌體中暗度陳倉，長途奔襲到體內胰島素的靶器官，影響人體對胰島素的敏感性呢？

為什么要把目標鎖定在 miRNA 身上呢？盡管研究歷史相對短暫，但 miRNA 的調控功效已在對眾多疾病的研究中得到證明，這些“磨人的小妖精”可以通過與特定位點的結合，導致基因轉錄中的關鍵一環——信使 RNA 失活，從而使相關蛋白質的合成被阻斷，miRNA 就起到了調節作用。不過，如果巨噬細胞產生的 miRNA 想要發揮作用，就必須設法前往胰島素直接作用的靶細胞發揮功效，外泌體就成為了這些小分子所搭的順風車。

miRNA 的作用示意

利用熒光染色技術和免疫印跡法，研究人員證實 ATM 的確存在分泌含 miRNA 外泌體的能力，這些外泌體也會有效被脂肪細胞所攝取。確認了這一機制的理論可行性后，研究人員隨即在小鼠模型上進行了試驗，對胰島素敏感性正常的小鼠注射來自肥胖小鼠的 ATM 外泌體一星期后，小鼠進行葡萄糖耐量試驗和胰島素耐受試驗的結果均有明顯改變，提示胰島素敏感性受到影響。進一步的試驗顯示，小鼠骨骼肌細胞、肝細胞等多種胰島素主要的作用對象都在外泌體的影響下發生了改變，對胰島素的敏感性下降。

注入肥胖小鼠 ATM 外泌體影響了小鼠的胰島素敏感性

基于活體模型的試驗結果，研究人員進一步探索了 ATM 外泌體在細胞內具體的作用，發現 ATM 外泌體會顯著降低胰島素促進脂肪細胞和肌細胞攝取葡萄糖的能力，同時 PPAPγ、GLUT- 4 等與胰島素作用關系密切的分子表達都受 ATM 外泌體的影響而下降，ATM 外泌體損害胰島素敏感性的結論已經可以作出了。

使用小干擾 RNA（siRNA）阻斷巨噬細胞產生 miRNA 的能力后后，外泌體就無法興風作浪，這也意味著對 miRNA 的實錘。不過外泌體和 miRNA 也可以“投誠”，利用與此前幾乎相同的實驗設計和檢測手段，研究人員發現，將較瘦小鼠的 ATM 外泌體注射到肥胖小鼠體內，可緩解肥胖導致的胰島素抵抗。

同是 ATM 外泌體，效果為何一正一反？研究顯示，與正常組織相比，脂肪組織中的炎癥微環境會出現明顯改變，不同分型巨噬細胞的占比與正常組織有著明顯區別，其中 M1 型巨噬細胞的比例會明顯上升[7]。而會損害人體脂肪細胞對胰島素的敏感性的外泌囊泡，也正是 M1 型巨噬細胞分泌的[8]，本次研究中的 ATM 外泌體同樣來自 M1 型巨噬細胞，其作用也與此前的研究結果吻合。

肥胖小鼠和較瘦小鼠的外泌體作用恰好相反

巨噬細胞→含 miRNA 的外泌體→靶器官的證據鏈條已經形成，接下來就是排查嫌疑對象了。研究人員進行的測序顯示，ATM 外泌體內有超過 500 種 miRNA，其中有 20 種在較瘦小鼠和肥胖小鼠中存在明顯的表達水平差異。到底誰才是真兇呢？

在這 20 種 miRNA 中，此前就被證實與帕金森病、腫瘤等疾病有關 [9] 的 miR-155 引起了研究人員的注意。有研究顯示，脂肪細胞會在炎癥反應時出現 miR-155 的高表達[10]。而本次的測序中研究人員發現，miR-155 不僅在肥胖小鼠的 ATM 中出現了明顯的高表達，攝取 ATM 外泌體的脂肪、肌、肝細胞中表達水平也同樣升高。對相關細胞進行 miRNA 清除處理后，再加入外泌體，仍然出現了 miR-155 的高表達�？磥韮词忠呀洷绘i定了。

miR-155 在肥胖小鼠巨噬細胞和外泌體內表達都會明顯升高

那么 miR-155 真的存在單獨誘導胰島素抵抗的能力嗎？進一步的試驗顯示，miR-155 可直接作用于胰島素調控血糖的關鍵分子 PPARγ，使其表達水平下降，從而影響相關信號通路，顯著影響胰島素的作用。而敲除 miR-155 的表達后，對小鼠進行高脂飲食的誘導，出現的胰島素抵抗程度也較對照組弱，于是 miR-155 促進胰島素抵抗形成的作用也得到了證實。

論文的通訊作者 Jerrold Olefsky 教授表示：“在確定了外泌體內是哪些微小 RNA 導致了胰島素抵抗后，就找到了糖尿病藥物的靶點。而且利用液體活檢技術，可以收集血液中的外泌體，進行對微小 RNA 的測序，這樣就不需要用組織活檢確定體內肝細胞、脂肪細胞的代謝狀況了。”[11]

本次研究的重要性還不止于此。發現外泌體的代謝作用，推開的可能是一扇更加巨大的門，因為肝細胞、心肌細胞等細胞也可分泌外泌體。Olefsky 教授表示，外泌體對代謝的調節作用可能遠不止于胰島素抵抗，也許還是導致肥胖其他并發疾病的原因。

在此前關于斷食與腸道微生物的文章《細胞》子刊：湖南師大科學家新發現！間歇性斷食減重、降脂、護肝，還是要靠腸道微生物 | 科學大發現 留言里，曾有讀者回復說，“是不是胖子只要吃斷食瘦子的細菌，就可以實現減肥了？”本次研究中使用瘦小鼠的 ATM 外泌體緩解肥胖小鼠的胰島素抵抗也有著相似的思路。雖然外泌體治療方興未艾，但奇點糕很愿意去暢想一下類似的治療腦洞，沒有夢想的話，不就成了咸糕嘛。