肥胖是全球主要的公共卫生问题之一，胰岛素抵抗（Insulin resistance, IR）是肥胖人群常见的并发症之一，与多种疾病的发生密切相关，包括糖尿病、代谢综合征、血脂异常、高血压及众多心血管疾病。然而，尽管大多数肥胖患者表现出胰岛素敏感性受损，但约30%的肥胖患者仍然维持正常的代谢指数，胰岛素敏感性与健康人相似，被称为代谢健康的肥胖。这部分人群与胰岛素抵抗的患者的生化和分子调控机制的差异尚未明确，深入了解胰岛素抵抗的分子机制对改善胰岛素敏感性和预防相关的心血管疾病是十分重要的。

2023年10月26日，中国医学科学院阜外医院汪一波教授团队在Nature Communications上发表题为“ZFYVE28 mediates insulin resistance by promoting phosphorylated insulin receptor degradation via increasing late endosomes production”的研究。该研究首次发现了ZFYVE28在单纯性肥胖和胰岛素抵抗的两种状态下的表达差异，并揭示了ZFYVE28促进磷酸化胰岛素受体降解的调控作用。从机制上讲，ZFYVE28通过其FYVE结构域与细胞内体共定位，并促进早期内体向晚期内体转化，从而促进磷酸化胰岛素受体的降解，介导胰岛素抵抗的发生发展。因此，靶向ZFYVE28可作为改善胰岛素抵抗，预防相关心血管疾病的新的潜在靶点。

研究材料

在该研究中，研究人员使用了Zfyve28 KO小鼠、Zfyve28 flox/flox小鼠、Alb-cre小鼠进行动物实验，这三种模式动物均由赛业生物提供。此外，研究人员还利用了AAV-Zfyve28病毒、ZFYVE28慢病毒、HepG2细胞等进行了相关表型和分子机制研究。

技术路线

01 胰岛素抵抗人群外周血测序筛选候选基因ZFYVE28

02 肥胖和胰岛素抵抗小鼠模型验证候选基因ZFYVE28

03 细胞实验研究ZFYVE28受胰岛素的调控机制

04 Zfyve28敲除和过表达小鼠的表型研究

05 体外实验探讨Zfyve28参与胰岛素抵抗的分子机制

研究结果

首先，研究人员发现ZFYVE28在胰岛素敏感性正常的肥胖患者中表达降低，但在胰岛素抵抗的代谢综合征患者中表达升高。为了进一步研究ZFYVE28表达水平与胰岛素敏感性的关系，研究人员通过不同时间的高脂饮食（high-fat diet, HFD）喂养来构建肥胖和胰岛素抵抗的小鼠模型，并通过葡萄糖耐受实验（glucose tolerance test, GTT) 和胰岛素耐受实验（insulin tolerance test, ITT）来检测小鼠的胰岛素敏感性。研究人员选取了4周HFD喂养的代谢正常的小鼠作为肥胖模型，而选取12周HFD喂养的小鼠作为胰岛素抵抗模型，检测了肥胖小鼠和胰岛素抵抗小鼠不同组织中Zfyve28的表达水平。结果显示，在肥胖小鼠的肝脏组织中，Zfyve28表达水平下降，而在胰岛素抵抗小鼠的肝脏组织中，Zfyve28表达水平上升（图1）。

ZFYVE28表达水平的差异引起了研究人员极大的兴趣。接下来，研究人员通过体内和体外实验，在HepG2工具细胞和小鼠原代肝细胞中证实，NOTCH1调控ZFYVE28的表达，而胰岛素通过抑制NOTCH1通路来抑制ZFYVE28的表达。在代谢正常的肥胖个体中，代偿性升高的胰岛素水平进一步抑制了ZFYVE28的表达；而在胰岛素抵抗的个体中，由于胰岛素信号传导的受损，ZFYVE28的表达不再被抑制。这解释了ZFYVE28在代谢正常的肥胖个体和胰岛素抵抗个体中表达水平的差异。

为了进一步研究ZFYVE28在胰岛素抵抗中的作用，研究人员通过尾静脉注射AAV9-pTBG-Zfyve28构建了Zfyve28肝脏特异性表达的小鼠模型，发现在HFD诱导下，Zfyve28过表达显著损害了小鼠的胰岛素敏感性，并引起了血清及脏器甘油三酯、胆固醇含量的升高。研究人员还构建了Zfyve28全身性敲除（KO）和肝脏特异性敲除（LKO）的小鼠（赛业生物提供Zfyve28 KO小鼠、Zfyve28 flox/flox 小鼠、Alb-cre小鼠）。有趣的是，在喂养HFD时，Zfyve28的敲除显著预防了小鼠的肝脏脂肪变性，改善了小鼠的胰岛素敏感性，并引起了小鼠肝脏中磷酸化胰岛素受体水平的升高。此外，Zfyve28敲除小鼠表现出更低的血清脂质水平、血压，以及改善的心脏微循环，肝脏和心脏的重量及脂质含量也低于对照组。总结来说，Zfyve28敲除鼠表现出更好的胰岛素敏感性和相关的心血管代谢指标（图2）。

研究人员还深入研究了ZFYVE28参与胰岛素敏感性调控的分子机制。正常生理状况下，胰岛素受体在结合胰岛素后发生磷酸化，启动下游胰岛素信号级联反应；磷酸化的胰岛素受体随后会内吞进细胞早期内体中，并通过再循环内体回到细胞膜表面，或者通过晚期内体靶向溶酶体降解。研究人员发现，ZFYVE28能显著促进胰岛素刺激后的磷酸化胰岛素受体的降解而非去磷酸化，且该作用与FYVE结构域密切相关。ZFYVE28通过其FYVE结构域，与早期内体共定位，并促进早期内体向晚期内体的转化，从而促进了磷酸化胰岛素受体的降解（图3）。

研究结论

本项研究的结果证实，ZFYVE28在胰岛素敏感性的调控中起重要作用，ZFYVE28的敲除可显著改善小鼠的胰岛素敏感性和相关的心血管代谢指标。研究人员还证实了胰岛素通过NOTCH1通路抑制ZFYVE28的表达，而在胰岛素抵抗的情况下，受损的胰岛素信号不再抑制ZFYVE28的表达，导致ZFYVE28表达水平的升高。机制上讲，ZFYVE28通过其FYVE结构域，与早期内体共定位，并促进早期内体向晚期内体的转化，从而促进了磷酸化胰岛素受体的降解（图4）。该研究首次发现了ZFYVE28在代谢正常和胰岛素抵抗的个体间的表达差异，并深入研究了ZFYVE28参与胰岛素抵抗的分子机制。ZFYVE28可作为潜在的改善胰岛素抵抗及预防相关心血管疾病的新的靶点。

原文链接：DOI: 10.1038/s41467-023-42657-w

原文检索：Yu L, Xu M, Yan Y, Huang S, Yuan M, Cui B, Lv C, Zhang Y, Wang H, Jin X, Hui R, Wang Y. ZFYVE28 mediates insulin resistance by promoting phosphorylated insulin receptor degradation via increasing late endosomes production. Nat Commun. 2023 Oct 26;14(1):6833. doi: 10.1038/s41467-023-42657-w. PMID: 37884540; PMCID: PMC10603069

图1. ZFYVE28在胰岛素敏感性正常的肥胖个体中表达降低，但在胰岛素抵抗的个体中表达升高

图2. Zfyve28肝脏特异性敲除改善了小鼠的胰岛素敏感性及相关的代谢指标

图3. ZFYVE28促进早期内体向晚期内体的转化

图4. ZFYVE28参与胰岛素抵抗的调控机制图