Orbitrap質譜儀助力發現淋巴內皮細胞代謝調控進食的分子機制
研究背景
哺乳動物脂肪組織可以分為白色脂肪組織(White adipocytes tissue, WAT)、米色脂肪組織(Beige adipocytes tissue)和棕色脂肪組織(Brown adipocytes tissue, BAT)。WAT主要作為能量倉庫存儲脂質，而BAT富含線粒體，可以快速動員脂質將其轉化為熱量消耗；米色脂肪介于二者之間。BAT在脂肪分解代謝、血糖平衡和增強胰島素敏感度、改善骨骼和肌肉健康方面具有重要的生理作用。神經緊張素（Neurotensin, NTS）是一種由13個氨基酸組成的分泌肽，可以通過直接與中樞神經系統（central nervous system, CNS）細胞相互作用而減少食物攝入。長期以來，NTS被認為僅由CNS或腸道N細胞產生，對其是否可以直接作用于外周組織尚不明確。
在前期工作中，研究者通過單細胞轉錄組測序（scRNA-seq）發現淋巴內皮細胞（lymphatic endothelial cells, LECs）也可以產生NTS，并證實其可以直接作用于脂肪組織中NTSR2而抑制棕色脂肪活性，但其在白色脂肪組織中的作用依舊未知。
2025年1月，復旦大學生命科學學院李晉、黃河、鄭琰團隊在Cell Research上發表了題為 “Neurotensin-neurotensin receptor 2 signaling in adipocytes suppresses food intake through regulating ceramide metabolism” 的研究論文，發現白色脂肪細胞中NTS-NTSR2信號可通過直接控制神經酰胺相關脂代謝和GDF15的產生來調節食物攝入，神經酰胺C20~C24是調節哺乳動物食物攝入量的關鍵因素。
質譜分析
該研究使用了Thermo Fisher Orbitrap 質譜儀進行了磷酸化蛋白質組和非靶向脂質組學分析。其中磷酸化蛋白質組學研究使用FASP酶解和TiO2進行樣本前處理，富集的磷酸化肽段應用EASY-nLC 1200 納升液相單柱模式和 Orbitrap Fusion™ Lumos™質譜采集， Proteome Discoverer (version 2.4)軟件對蛋白組數據進行了肽段鑒定和定量；非靶向脂質組學樣本采用甲基叔丁基醚(MTBE)進行脂質提取后，使用Orbitrap Exploris™ 480 質譜儀采集，并在LipidSearch (version 4.0)軟件上進行了脂質鑒定。
實驗結果
本研究構建了棕色/米色脂肪細胞Ntsr2特異性敲除小鼠模型（Ntsr2 BKO），其能量代謝率相比正常小鼠上升，在高脂飲食下該模型表現出高熱量消耗和體重減輕。相反，包括白色脂肪在內的脂肪細胞特異性Ntsr2基因缺失小鼠(Ntsr2 AKO ) 雖然能量代謝率也有上升，但在高脂飲食下攝食和體重增加，代謝穩態失衡；通過局部NTS治療可以減少攝食行為，該過程可能與NTS-NTSR2信號途徑有關。
先前的研究表明NTS-NTSR2信號增強了棕色脂肪組織ERK的磷酸化水平(p-ERK),但白色脂肪組織中Ntsr2缺失對p-ERK無顯著性影響。本研究對體重相當的Ntsr2 AKO小鼠和對照小鼠進行了磷酸化蛋白質組學分析，發現了多種蛋白質磷酸化水平發生顯著性變化，特別是和內質網應激、UPR相關蛋白磷酸化水平下調。而神經酰胺C20~C24作為神經酰胺合成酶2(Ceramide synthetase 2, CerS2) 的特異性產物，可作為UPR的上游調節因子。因此，研究者假設NTS-NTSR2信號通過調節CerS磷酸化來控制UPR水平。
通過非靶向脂質組學分析，研究者在Ntsr2 AKO小鼠的eWATs中發現神經酰胺C20~C24在所有神經酰胺(C16~C24)中增加，但沒有觀察到鞘氨醇和鞘磷脂的改變。NTS處理原代脂肪細胞會顯著性降低神經酰胺C20~C24豐度，但不同時間段的NTS處理對不同�；滈L度的神經酰胺豐度影響不同。通過回溯磷酸化蛋白質組數據，研究者發現Nts2的缺失調節了神經酰胺轉運體(ceramide transporter, CERT)磷酸化水平，而已知CERT和神經酰胺C16的豐度相關。
研究者隨后嘗試構建了一個CerS2基因缺失小鼠模型，發現CerS單拷貝基因缺失（CerS2+/-）小鼠攝食量減少，其eWATs和血清中神經酰胺C24顯著減少，C20~C22呈下降趨勢，而C16未發現顯著變化。脂肪組織中CerS5和CerS6表達也隨單倍體CerS2的缺失保持不變。相比之下小鼠肝臟中神經酰胺C24顯著減少，C16增加，CerS5和CerS6表達上調。神經酰胺C22局部處理小鼠脂肪組織可以提高攝食量，而靶向敲除CerS2后C20~C24豐度局部降低，并改善了食物攝入。這些數據表明脂肪細胞中神經酰胺代謝通過介導NTS-NTSR2信號調節食物攝入。
后續的實驗中，研究者還證實了NTS-NTSR2信號通過神經酰胺代謝影響了UPR水平，并通過調節GDF15影響食物攝入。該結果在人群樣本中得到驗證，通過分析282名兒童和803名成人血漿中神經酰胺C20~C24水平，發現其與每日食物（能量）攝入量存在正相關。孟德爾隨機化分析提示神經酰胺C20~C24水平與人類食物攝入存在潛在因果關系，該結果說明神經酰胺代謝軸在調節人類食物攝入量及代謝穩態方面具有重要意義。
總結
本研究首次證明了NTS-NTSR2信號通過直接調節脂肪組織中神經酰胺代謝而控制飲食，確定WAT中該信號通過影響神經酰胺C20~C24合成，誘導GDF15和食物攝入。這些結果表明外周組織中的NTS-NTSR2信號可能在維持BAT依賴性產熱和WAT依賴性食物攝入平衡之間起到重要作用。本研究中關鍵蛋白質和脂質分子的發現工作在賽默飛Orbitrap質譜上開展，我們的產品具有超高分辨率、高靈敏度和高通量，擁有多種碎裂模式和掃描方式，可以幫助科學家更清晰、更深度、更快速了解大小分子的結構功能，助力全新生物標志物發現和驗證，共同打造更健康、更綠色、更安全的世界。
文獻鏈接：
Fu, W., Lai, Y., Li, K. et al. Neurotensin-neurotensin receptor 2 signaling in adipocytes suppresses food intake through regulating ceramide metabolism. Cell Res (2025). https://doi.org/10.1038/s41422-024-01038-8
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