单细胞转录组作为当下炙手可热的测序技术，在科研界的认可度和接受度不言而喻，但其相对高昂的价格以及复杂的分析流程也令很多科研人员望而却步。做不了单细胞转录组，还想用单细胞转录组的数据发文章？格局打开，用别人的单细胞转录组测序数据，照样可以玩儿转多组学研究，发自己的高分科研文章！![]()
近日，凌恩生物合作客户安徽医科大学发表在《Cell Metabolism》上的“Myeloid beta-arrestin 2 depletion attenuates metabolic dysfunction-associated steatohepatitis via the metabolic reprogramming of macrophages”。通过使用β-arrestin 2基因敲除小鼠，并结合不同的饮食诱导模型，深入探讨了髓系β-arrestin 2在代谢功能障碍相关的脂肪性肝炎（MASH）中的作用及其潜在机制。![]()
期刊：Cell Metabolism
影响因子：27.7
发表时间：2024年10月
样本类型：小鼠、人类肝脏巨噬细胞
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注：Arrb2基因是编码β-arrestin 2的基因
图 小鼠模型构建
通过挖掘GEO数据库挖掘单细胞RNA测序数据，确定了巨噬细胞β-arrestin 2可能参与 MASH 的发病机制，指导下一步实验进行。- 2) 转录+代谢联合分析，多组学角度解析骨髓β-arrestin 2作用机制
转录组测序GSEA分析和富集分析揭示了β-arrestin 2在巨噬细胞中的特定作用，并通过代谢组确定其具体机制；多组学经典思路，多角度全面解析作用机制。敲除β-arrestin 2的小鼠能够表现为减轻肝脂肪变性、炎症和纤维化，预防MASH发展；为MASH的治疗策略提供了新的分子靶点与理论支撑。相较于WT小鼠，Arrb2-KO小鼠在HFD饲喂后体重增加较少，且脂肪组织（WAT）显着减少；同时，肝脏重量和脂质含量也较低，并且表现出了肝脂肪变性（图1 A-F）。除NCD外其他饮食模式会导致小鼠展现出较轻的肝损伤和肝脏纤维化，并且肝脏炎症细胞的浸润减少（图1 G-L）。
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图1 敲除β-arrestin 2减轻MASH的症状通过对 The Human Protein Atlas（HPA）数据集和GEO数据库中的数据分析发现，ARRB2基因在肝脏源巨噬细胞（MDMs）中表达远高于肝细胞（图2 A-B）。β-arrestin 2在MASH患者的MDMs中表达增加，并且HFD会进一步提高 β-arrestin 2的表达（图2 C-D）。构建髓系特异性Arrb2-KO小鼠以进一步验证β-arrestin 2参与MASH的发病机制。相较于Arrb2-KO 小鼠，髓系特异性Arrb2 KO小鼠的MASH 症状较轻（图3 A-J）。此外，还减少了MDMs数量（图3 K）。
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图2 MASLD病患MDMs中β-arrestin 2的表达显著增加![]()
图3髓系特异性Arrb2 KO小鼠具有更强的MASH抗性敲除β-arrestin 2会降低MDMs的M1极化Arrb2-KO小鼠的MDMs中，促炎性白细胞介素（IL）的基因表达显著降低，特别是在MCD饮食饲养时，MDMs的M1型极化现象减少（图4 A-C）。此外，Arrb2-KO小鼠的骨髓源巨噬细胞（BMDMs）和腹膜源巨噬细胞（MPMs）在脂多糖（LPS）和干扰素-γ（IFN-γ）或IL-4的刺激下，其向M1型的极化能力减弱，向M2型的极化能力增强（图4 D-J）。
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图4 MDMs中β-arrestin 2的敲除会影响M1极化β- arrestin 2 介导MDMs的代谢重编程对小鼠的MDMs的转录组数据进行KEGG富集分析发现，代谢途径相关基因富集程度最高，GSEA分析发现线粒体氧化磷酸化途径基因在MDMs中高度富集（图5 A-B）。Arrb2-KO小鼠的MDMs氧气消耗率显著增加，细胞外酸化率显著降低（图5 C-F）。与WT小鼠相比，MCD饲喂的Arrb2-KO小鼠的MDMs中琥珀酸脱氢酶（SDH）活性显著下降，mtROS水平降低，并导致缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）和 IL-1b下调（图5 G-I）。
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图5 β-arrestin 2调节MDMs的代谢重编程
β- arrestin 2通过抑制IRG1表达来减少衣康酸Arrb2-KO小鼠的MDMs中内衣康酸和琥珀酸的含量上升，同时，免疫响应基因1（IRG1）的表达水平也显著提高（图6 A-C）。在Arrb2-KO小鼠中进一步敲除Irg1基因后导致了严重的肝脂肪变性、肝损伤和肝纤维化（图6 D-N）。使用环己酰亚胺（CHX）处理后，IRG1蛋白的半衰期延长。并且MCD饮食会导致 IRG1的泛素化水平降低（图6 O-R）。
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图6 敲除β-arrestin 2会产生衣康酸并减轻MASH症状β-arrestin 2可介导人类MDMs中的代谢重编程敲除人类巨噬细胞（hMDMs）中的β-arrestin 2后发现IRG1的表达量上升并且增加了衣康酸的含量，同时琥珀酸脱氢酶（SDH）的活性受到抑制，炎症细胞因子分泌减少，并减轻了M1型极化（图7 A-G）。MASLD患者的单核细胞中，ARRB2 mRNA的表达水平升高，并且与肝脏脂肪变性、炎症标志物水平和单核细胞的数量呈正相关，与IRG1蛋白的表达水平呈负相关（图7 H-O）。
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图7 β-arrestin 2介导人类MDMs中的代谢重编程
本研究揭示了β-arrestin 2在调控MDMs代谢重编程和炎症反应中的重要作用。β-arrestin 2的缺乏导致MDMs的M1型极化减少，炎症细胞因子的释放降低以及肝脏脂肪变性和纤维化程度减轻。并且在人类MASLD患者中，ARRB2基因的表达水平升高，与疾病的严重程度呈正相关。本研究为理解β-arrestin 2在MASH发展中的作用提供了新的见解，并为开发新的治疗策略提供了潜在的靶点。凌恩生物致力于打造一站式科研服务解决方案，拥有完善的转录组＋代谢组联合分析研究体系，已在多领域发表了众多研究成果。专属量身定制化服务保证从方案定制到结果解读一路无忧，成果产出加速再加速！参考文献
Wei X, Wu D, Li J, Wu M, Li Q, Che Z, Cheng X, Cheng Q, Yin F, Zhang H, Wang X, Abtahi S, Zuo L, Hang L, Ma L, Kuo WT, Liu X, Turner JR, Wang H, Xiao J, Wang F. Myeloid beta-arrestin 2 depletion attenuates metabolic dysfunction-associated steatohepatitis via the metabolic reprogramming of macrophages. Cell Metab. 2024 Oct 1;36(10):2281-2297.e7. doi: 10.1016/j.cmet.2024.08.010.![]()
