近日，中山大学附属第三医院内分泌与代谢病学科陈燕铭/石国军教授团队在代谢病领域国际知名期刊Obesity（JCR 1区）发表了题为“ER stress aggravates diaphragm weakness through activating PERK/JNK signaling in obesity hypoventilation syndrome”的研究论文。该研究揭示了PERK/JNK信号通路在脂质异位沉积引起膈肌功能障碍中的重要作用，为肥胖低通气综合征患者提供了新的治疗靶点。中山大学附属第三医院内分泌与代谢病学科石国军教授、陈燕铭教授与中山大学物理学院张潇悦副教授作为共同通讯作者，课题组成员向晓昕博士、朱延华主任医师、潘序雅博士后为论文共同第一作者。

研究背景

肥胖低通气综合征（obesity hypoventilation syndrome，OHS）是指以肥胖伴有白天高碳酸血症和睡眠呼吸障碍为特点的临床病理综合征；其诊断需排除其他神经肌肉、机械或代谢原因引起的肺泡换气不足。目前，除了应用呼吸机，尚无明确靶向治疗OHS的方法。膈肌是最主要的呼吸肌，其功能障碍是OHS发生发展的重要一环。

研究发现

1、肥胖患者存在明显的膈肌功能障碍和膈肌脂质沉积

研究团队通过对肥胖患者和正常体重受试者的呼吸功能检测结果、膈肌超声检查结果和上腹部核磁共振（MRI）检查结果进行分析，以及通过对肥胖患者的膈肌组织进行免疫荧光染色，发现肥胖患者膈肌功能受损，并且伴有明显的膈肌脂质沉积（图1）。

图1. 肥胖患者表现为膈肌无力和脂质堆积。（A）肥胖者（n=9）和消瘦对照者（n=9）的MIP和MEP。（B）肥胖者（n=6）和消瘦对照者（n=8）超声检查的膈肌增厚分数。（C）肥胖者（n=9）和消瘦对照者（n=9）横膈膜中PDFF的定量。（D，E）肥胖者、超重者和消瘦对照者横膈膜中perilipin（绿色）、MyHC（红色）和DAPI（蓝色）的免疫荧光染色，图E为荧光强度的定量。（F）图D所示横膈膜肌纤维脂滴（LDs）面积与肥胖、超重和消瘦对照者（n=9）的BMI之间的相关性。数据以均数±标准差表示。*P<0.05，***P<0.001。DAPI，4,6-联脒-2-苯基吲哚；MEP，最大呼气压；MIP，最大吸气压；MyHC，肌凝蛋白重链；PDFF，质子密度脂肪分数。

2、肥胖小鼠膈肌组织PERK/JNK信号通路激活

研究团队通过建立高脂饮食诱导的肥胖小鼠模型，对肥胖状态下膈肌功能障碍和膈肌脂质沉积的机制进行初步探索。结果提示，与正常饮食的对照组相比，肥胖小鼠有明显的膈肌功能障碍和膈肌脂质沉积。进一步对肥胖小鼠膈肌脂质代谢相关的基因mRNA水平进行分析，发现肥胖小鼠膈肌组织中沉积的脂质主要来自血液循环。对小鼠膈肌组织RNA测序的结果提示，肥胖小鼠膈肌组织中存在内质网应激、炎症相关通路和胰岛素相关通路的富集（图2A）。在蛋白水平进行验证，发现肥胖小鼠中PERK和JNK信号通路的激活和AKT信号通路的抑制（图2B~C）。

图2. HFD诱导膈肌组织PERK/JNK信号通路激活。（A）CD和HFD喂养小鼠膈肌组织的RNA-seq分析中，基因本体富集分析前10个基因上调的富集通路。（B，C）Western blot检测CD和HFD喂养小鼠膈肌组织的p-eIF2α、ATF4、CHOP、JNK表达水平，HSP90作为内参。CD，正常饮食；HFD，高脂饮食。

3、PERK通过激活JNK信号通路介导高脂诱导的肌细胞损害

研究团队应用棕榈酸（PA）刺激肌细胞，模拟高脂内环境，进一步探索PERK和JNK通路在肥胖相关性膈肌功能障碍中的机制。结果显示，PERK通过激活JNK信号通路，促进肌细胞脂质沉积和胰岛素抵抗（图3A）。同时，运用原子力显微镜纳米水平检测肌细胞的弹性性能。结果显示，在高脂环境下，肌细胞形态变硬，而JNK抑制剂可以逆转这种改变（图3B~C）。

图3. PERK激活通过JNK途径诱导培养肌管的脂质沉积和机械损伤。（A）Western blot检测C2C12肌管PA或对照处理前用PERK或JNK抑制剂预处理的JNK和PERK磷酸化水平，HSP90作为内参。（B）C2C12肌管在对照组和PA处理下的力图分析（a，b）和弹性测量（c，d）的代表性地形图。每个点表示探针与C2C12肌管一次接触得到的数据，每个图有3600个接触点。（C）C2C12肌管在不同处理下的力图分析（a，b）和弹性测量（c，d）的代表性地形图。

研究结论

肥胖患者存在明显的膈肌功能障碍与膈肌脂质沉积。在高脂饮食诱导的肥胖小鼠中，脂毒性可引起膈肌功能障碍和脂质异位沉积，并导致膈肌组织中PERK/JNK信号通路的激活。在C2C12肌细胞中，抑制PERK/JNK信号通路可显著减少高脂导致的脂质沉积和胰岛素抵抗，并改善肌细胞的弹性性能。

肥胖精准治疗

“3+N”多学科联合诊疗模式

陈燕铭教授团队致力于肥胖以及肥胖相关并发症的研究。2020年6月开设减重降糖联合门诊，建立了中山大学附属第三医院减重医学中心，采用“3+N”多学科联合精准诊疗模式治疗肥胖症。

“3+N”诊疗模式即以内分泌学科为主导，“3”代表在传统的营养+运动+心理干预的基础上，联合采用“N”西药、中医药、针灸或微创减重手术等治疗手段，充分发挥联合团队优势，为患者提供一站式服务。依托医院强大的综合实力，整合营养科、康复科、精神心理科、中医针灸科及胃肠外科等多学科优势资源，中西医结合，为患者制定科学、合理、安全的个体化减重方案，并且建立规范的随访追踪体系。

目前就诊人次已达8千多人次，平均3~6个月减重达标率80%以上，形成良好的社会品牌，为广大患者提供优质医疗服务。

        

专家简介

陈燕铭 教授

主任医师，博士生导师，中山大学附属第三医院副院长、内分泌学科带头人，广东省糖尿病防治重点实验室主任，中山大学糖尿病研究所所长。

门诊时间：

每周一上午：减重中心多学科联合门诊（中山大学附属第三医院天河院区）

每周二上午：肥胖与糖尿病门诊（中山大学附属第三医院天河院区）

石国军 教授

中山大学附属第三医院研究员、内分泌科副主任，广东省糖尿病防治重点实验室副主任。

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