IF5.7，生信+实验结合，三张图揭示神经性厌食症和肥胖相关基因

神经性厌食症（AN）是一种复杂的衰弱性疾病，其特征是对体重增加的强烈恐惧和过度运动,是所有精神疾病中最致命的一种，具有很高的复发率。

这篇文章作者通过生信结合动物实验，来更好的揭示了一些基因在AN和肥胖等疾病中共同发生变化。

1.修改后的ABA范式增加了体重减轻的时间

作者设计修改了活动性厌食（ABA）范式，将体重减轻25%的时间从7天延长到超过两周，期间逐渐减少食物接触时间从8小时到2小时（FIG 1A），ABA组在平均15.5±3.2天（范围2-9天）减掉了25%的基线体重，大多数已发表的研究中不到7天。尽管ABA小鼠体重减轻了25%并且食物摄入量减少，但ABA组却表现出过度活跃，没有出现出任何生病现象。由于体重下降时间不同，为了有效的图形显示，作者调整了每只动物的时间轴，降体重下降25%的那一天定为0天（fig 1B）,作者这一调整使每只小鼠在给定时间内对ABA的反映表型非常相似。WR组（体重恢复组）在自由采食7天后恢复了体重（FIG 1C），ABA与对照组相比摄食减少了50%，在体重恢复的前 3-4 天，WR组平均进食 6.38 克（5.65-6.94 g）。此后，小鼠的进食量比对照组少了 25%（3.84 g vs. 5 g）（FIG 1D）。在预定的禁食期间，与 对照组 相比，ABA 和 WR组 的跑步时间和跑步距离都有所减少。而 ABA 和 WR 组的跑步时间（1E）和跑步距离(1F)与CON组相比没有显著差异，平均速度（ 1G）和最大速度（图 1H）也没有差异。WR组在预定禁食和自由采食期间的奔跑时间、奔跑距离、平均奔跑速度和最大奔跑速度也均无差异。

2.体重恢复的ABA小鼠表达了抑制食欲的标志物

作者发现脂肪组织中，瘦素的表达和血浆浓度在ABA期间降低，反映了脂肪组织质量的减少。然而，尽管CON和WR具有相似的腹部脂肪组织（fig 2A），WR小鼠的瘦素循环水平增加（fig 2B）。但在脂肪组织中没有任何差异的基因表达（FIG 2C），值得注意的是，这些数据与WR小鼠体重恢复第5-7天观察到的食物摄入量减少相吻合。因此，作者认为该模型可用于研究在AN复发期间发生的食欲减退中高瘦素血症的作用。在下丘脑中，作者发现促食性基因Agrp(图2D)和 Npy(图2E)的水平在ABA期间升高，让人惊讶的是，虽然Npy水平在CON和WR中相当，但与CON相比，WR中的Agrp 水平有所提高。作者还测量了编码厌食肽的基因的表达，观察到Pomc(图2F)在ABA中减少，而Cart(图2G)没有变化。然而，与CON相比，这两个基因在WR 期间均上调。

3.白色脂肪组织保留了营养不良的转录标记

作者对腹部白色脂肪组织进行了RNA测序研究，主成分分析（图3A）。图3B说明了这三组中差异表达基因数量，。与CON相比，ABA和CON之间鉴定出了6588个编码蛋白质的DEGs（3954个上调，2634个下调），其中Lep、Adamts16、Ngfr、Aqp5、Nnat等10个基因在这两组之间是显著的差异表达基因（图3C）。在使用调整后的p值进行筛选，确定了Cyp2d22、Cnst、Dnajb6、Rorc等为前10个差异表达基因（图3D）。基因集富集分析发现以下通路富集：孕酮信号通路、转移期间的淋巴管、造血（图3E）。

将WR与CON进行比较时，发现了503个下调基因和541个上调基因（图3B）。差异表达基因Mup22、Mup11、Klf14、Gpx3等基因在WR和CON之间的变化最大（图3F）。使用调整后的p值进行筛选，Zfp979、Trim24、Pde4b、Tfrc为前10差异表达基因（图3G）。此外，孕酮信号通路、青春期乳腺、Hoa9和Meis1通路的靶标也被发现显著富集（图3H）。

然后作者确定了在体重恢复后没有恢复正常的 ABA 基因，鉴定了Intmt、Chchd10、Aff2、Mrgprb1等基因在 WR 和 ABA 之间的倍数变化最大（3I），调整P值后，前十的差异基因包含Fbn1、Col5a2、Emp1、Inmt、Msln、Ahnak、Fmo1、Kcp、Itpripl2和Large1（3J）。与ABA相比，WR中新生儿海马、移植物抗宿主疾病和转移过程中淋巴管的通路高度富集（3K）

最后作者将 ABA DEGs 与 WR DEGs 做交集，以确定潜在的脂肪组织代谢组，发现有 300 个基因在 AN 状态下有差异表达，而在体重恢复后仍有差异表达（FIG 3B）。Srm、Rasa3 、Ear2、Gga2、Gnl3l被确定为ABA中体重恢复后没有恢复到正常水平的重要基因。调整P值后发现Ear2、Gga2、Gabre、Gnl3l、Mrto4、Srm、Rasa3、Gps1、Srebf2 和 Hspbp1是前10个持续失调的基因，代表先前AN状态的转录组记忆。

为了鉴定因营养过度或营养不足而持续失调的脂肪组织基因，作者还交叉分析了来自ABA和肥胖两种模型的RNA数据，以确定与体重相关的慢性疾病的潜在全局代谢记忆基因。该比较分析确定了5个脂肪细胞（Calm2 、Abcg1、2610203C22Rik，Ucp2，Vps13d）和4个基质血管成分（Slc16a10，Abcg1，Cfd，Aff3）因以前的肥胖或营养不良而持续改变的基因。最后确定了在这些极端营养中哪些基因发生了相反的变化，并发现Calm2在肥胖时增加，但在ABA中降低，而Vps13d在肥胖期间减少，但在ABA期间增加

END

这篇文章的作者对传统的ABA范式进行了改进，通过延长体重丧失的时间，更好地模拟了AN的慢性特点，从而使小鼠能够在更长的时间内建立低营养的转录记忆。通过比较模型结果和人类疾病数据，文章揭示了一些基因在AN和肥胖等疾病中共同发生变化，为进一步研究疾病之间的共性和差异提供了线索。 

然而，这项研究仍存在一些缺点。虽然改进的ABA范式更好地模拟了AN的慢性特点，但由于是在小鼠上进行的实验，其在人类中的适用性和可靠性还需要更多的验证。此外，研究也尚未对这些基因在食欲调节和体重调控中的具体作用进行深入的功能验证。 

Cite: Zapata RC, Nasamran CA, Chilin-Fuentes DR, Dulawa SC, Osborn O. Identification of adipose tissue transcriptomic memory of anorexia nervosa. Mol Med. 2023 Aug 15;29(1):109. doi: 10.1186/s10020-023-00705-7. PMID: 37582711; PMCID: PMC10428576.