生长激素作为脂肪组织纤维化可逆激活的模型

背景和初步数据：脂肪组织是一种被细胞外基质包围的多细胞组织，它会经历持续的重塑。 重塑过程中的扰动可能导致过量细胞外基质蛋白的积累，从而导致纤维化。 脂肪组织纤维化与胰岛素抵抗、血脂异常和肥胖一起被认为是代谢综合征的一个组成部分，并且纤维化可能起着致病作用 (1,2)。 在这种情况下，令人着迷的是，体内长时间的 GH 暴露会诱发胰岛素抵抗，尽管同时会动员和减少脂肪量 (3)。 GH 的这种作用在患有产生 GH 的垂体瘤（肢端肥大症）的患者中表现出来 (4)。 此外，GH 是一种有效的胶原蛋白更新激活剂，它还会促进人体肌腱和骨骼肌的纤维化 (5-7)。 已在 GH 转基因小鼠模型中报告 AT 纤维化增加 (8)，我们的初步数据显示活动性肢端肥大症患者的 AT 纤维化在疾病控制后逆转。

人们对 GH 诱导纤维化的潜在机制知之甚少，但最近的证据表明 FAPα 可能参与其中，FAPα 是一种在小鼠 AT FAP 细胞中高度表达的酶 (9)。 此外，我们最近报道了人类骨骼肌 FAP 细胞在纤维化分化过程中上调 FAPα (DPP4) (19)。 FAPα 是附着在细胞膜上的异二聚体蛋白酶复合物的一个亚基，此外它的可溶性形式也存在于循环中 (10)。 几种蛋白质被认为是 FAPα 底物，包括 I 型胶原蛋白 (11) 和 III 型胶原蛋白 (12)，并且 FAPα 似乎在肝组织重塑 (13) 和肺纤维化 (14) 中发挥重要作用。 我们最近记录了活动性肢端肥大症中 FAPα 循环水平升高，这与疾病控制后胶原蛋白更新逆转相关 (15)。 成纤维脂肪祖细胞是间充质祖细胞，具有分化成产生胶原蛋白的成纤维细胞或脂肪细胞的内在潜力。 已在小鼠心脏和骨骼肌中对它们进行了研究，它们在肌肉受损的再生或退化过程中导致纤维化或脂肪沉积 (16-18)。 我们最近证明，FAP 细胞的一个子集驱动 2 型糖尿病患者肌肉中 ECM 蛋白和脂肪细胞的积累，并可能导致代谢和机械肌肉功能不佳 (19)。 GH 是否影响脂肪组织 FAP 细胞增殖和分化尚不清楚，但 FAP 细胞增殖受 IGF-I (16) 调节，IGF-I 是一种强烈的 GH 依赖性肽。 据报道，在几种情况下，FAP 增殖增加也有助于肌内脂肪组织 (IMAT)，我们观察到肢端肥大症治疗后的 IMAT（未发表的数据）。 此外，我们有来自 FACS 分离的脂肪组织 FAP 细胞与肢端肥大症患者血清一起孵育的初步数据，这表明 GH 依赖性增加了 FAP 细胞增殖和纤维化外观。 总的来说，这些发现表明 GH 以脂肪形成分化为代价促进促增殖和纤维化的 FAP 表型。

假设：生长激素：1) 激活 FAPα 蛋白表达，2) 增加 FAP 细胞的增殖和纤维化分化，以及 3) 在人体脂肪组织中诱导可逆性纤维化

受试者和方法：在单盲、随机、双模拟交叉设计中，10 名中度超重的成年人将接受一周的 GH 和 GH 受体阻滞剂 (Pegvisomant)。 Pegvisomant 是一种修饰的 GH 分子，可选择性地阻断 GH 受体，是治疗肢端肥大症的许可药物。 我们将 Pegvisomant 作为“主动控制”包括在内，以抑制内源性 GH 作用。 参与者将接受每日皮下注射生长激素，0.6-2.0 mg 取决于年龄，在 GH 干预中持续 7 天。 在对照干预中，参与者将接受每日皮下注射培维索孟或生理盐水。 在对照干预的开始和结束时两次给予剂量为 30 mg 的培维索孟，而在对照干预期的其他 5 天给予生理盐水。 两个干预期被 1-4 个月的清除期分开。 参与者将被随机分配，要么从 GH 干预开始，然后接受对照干预，要么从对照干预开始，然后接受 GH 干预。 参与者将每天在医院会面进行注射和少量血液样本。 每个干预期都从开始日开始，在开始日采集血液样本、脂肪组织和肌肉样本，进行温度测量和生物阻抗，并给予重水和第一次注射 GH 或对照干预。 在开始的第一天，将进行 DXA 扫描以评估身体成分。 每个干预期将以研究日结束，在研究日采集血液样本、脂肪组织和肌肉样本，进行温度测量、间接量热法、棕榈酸酯示踪剂动力学和生物阻抗，并在最后一次注射 GH 或对照时进行干预干涉。 参与者将在开始和研究日禁食，在干预期间，他们将记录他们的食物和饮料摄入量。

研究成果：

主要：干预前后获得的 AT 活检中的 FAP 细胞功能、FAPα 蛋白表达和纤维化标志物。 特别是，我们将执行：

• FACS 用于量化和分离细胞群，包括脂肪组织中 FAP 细胞的量化，以及增殖和纤维化/脂肪形成分化潜能的体外测定
• FAPα在血液和脂肪组织中的表达
• 通过光学显微镜和免疫组织化学、RNA 测序和重水标记的结缔组织更新评估脂肪组织纤维化标志物

次要：研究 GH 暴露对以下方面的影响：

• 胶原蛋白周转的循环生物标志物（PINP、PIIINP）
• 全身能量代谢和脂肪酸周转（间接量热法和棕榈酸酯示踪剂动力学）
• 肌肉组织中的结缔组织更新（重水 (D2O) 标记）
• 温度测量

统计分析计划：组间比较将使用标准统计方法（t检验或等效的非参数检验）进行。 组内比较将使用等效非参数检验的配对 t 检验进行。 此外，将使用方差分析（重复测量）。 小于 0.05 的 p 值将被视为具有统计显着性。

观点和相关性：这是第一项研究 GH 对人类脂肪组织纤维化影响的研究，其影响超出了 GH 病理生理学。 更深入地了解控制脂肪组织中成纤维细胞和脂肪细胞平衡的途径是必不可少的基础工作，并可能揭示对抗脂肪组织功能障碍和相关疾病的新目标。 正如最近在 2 型糖尿病患者中证实的那样，这些祖细胞是人类组织可塑性和功能的关键介质 (19)。