Nature子刊：熬夜加班，代谢崩溃！中南大学揭示了轮班导致肥胖和代谢紊乱的关键原因

脂质代谢，是能量代谢中非常重要的一环。而脂质代谢失衡则会导致相关疾病的发生，比如：非酒精性脂肪肝、肿瘤、心血管和代谢疾病、肥胖等等。

作为近年来的新兴研究热点，脂质代谢相关的高分文献如井喷般涌现，已成为国家自然科学基金的新晋的热点研究领域！但在对脂质合成、分解与调控过程的研究中，经常需要对甘油、甘油三酯和胆固醇/胆固醇酯等进行检测。因此，找到合适的脂质代谢研究方法，变得非常关键。

近日，来自中南大学湘雅三医院的研究员们在Nature出版集团旗下刊物《Cell Death Discovery》发表了题为“Shift work promotes adipogenesis via cortisol-dependent downregulation of EGR3-HDAC6 pathway”的研究论文，确定了轮班引起的昼夜节律紊乱和肥胖机制，进一步揭示了缓解轮班工人代谢紊乱的潜在治疗靶点，从而为轮班工人提供更好的健康指导。

一、研究背景

 昼夜节律通过调节糖脂代谢、激素分泌等生理代谢途径，维持有序和稳定的生命活动。稳定的昼夜节律对于人类健康极其重要；但由于社会发展和劳动分工，轮班工作逐渐发展成为一种共同的工时制度，在医疗、交通、制造和服务业中均非常普遍。但由于轮班工作会扰乱昼夜节律，增加肥胖、糖尿病、代谢综合征、心血管疾病和肿瘤等多种疾病的风险，从而影响人类健康，因此引起了研究人员的广泛关注。

二、研究思路方法与结论

研究思路1：研究轮班工作与代谢参数之间的关系

研究方法：

（1）招募了520名护士志愿者。通过问卷调查收集轮班频率、轮班年限等基本信息，分为白班护士组和夜班护士组。跟踪记录其体重和BMI。

（2）分析其代谢参数：胆固醇、促肾上腺皮质激素（ACTH）、皮质醇、甘油三酯、高密度脂蛋白胆固醇（HDL）、人空腹胰岛素（FINS）和褪黑素水平。 

研究结论：轮班工作会引起昼夜节律紊乱，与体重增加、代谢紊乱有关。

研究思路2：探究VAT 中的差异表达基因

研究方法：

（1）通过RNA-seq，在6名白班护士和6名夜班护士内脏脂肪组织（VAT）中共鉴定出1230个差异表达基因（DEG），利用GO分析昼夜节律通路变化。

（2）发现并验证了早期生长反应基因3（EGR3）的表达，通过STING预测EGR3与PPARγ、FABP4和细胞死亡诱导DFFA样效应蛋白C（CIDEC）的关联。

研究结论：夜班护士体内EGR3显著降低，EGR3可能是节律紊乱引起的肥胖过程中的生物标志物。

研究思路3：探究EGR3是否在脂肪组织中表达

研究方法：

（1）分别检测正常和肥胖受试者VAT、肝脏、肾脏、肌肉小肠和胰腺和人皮下脂肪组织（SAT）中EGR3的mRNA和蛋白表达水平。

（2）分别检测EGR3在正常和高脂喂养小鼠脑组织、肺、肝、心脏、小肠、肾、肌肉、皮下脂肪组织（iWAT）、内脏脂肪组织（eWAT ）和棕色脂肪组织（BAT）的mRNA和蛋白表达水平。

研究结论：肥胖受试者脂肪组织中的EGR3显著降低，EGR3调节外周昼夜节律系统，可能是肥胖的潜在抑制剂。

研究思路4：探究EGR3是否能调节脂肪生成

研究方法：

（1）检测人脂肪来源干细胞（hADSCs）脂肪生成过程中EGR3 mRNA和蛋白的表达。 

（2）EGR3沉默和过表达后，通过油红O染色和培养基中游离脂肪酸（FFA）含量、脂肪生成标志物mRNA和蛋白质表达（如PPARγ、C/EBPα和FABP4等）和脂肪形成。 

（3）3T3-L1（小鼠胚胎成纤维细胞）脂肪形成中也验证了类似实验，进一步证明了EGR3在脂肪生成过程中的脂肪生成抑制能力。 

研究结论：EGR3 负向调节 hADSC 和 3T3-L1 中的脂肪生成，是体外脂肪生成的关键抑制剂。 

研究思路5：进一步探究EGR3与皮质醇之间的潜在调节关系

研究方法：

（1）检测夜班护士和白班护士不同时间段的皮质醇水平和EGR3 mRNA的表达量。

（2）将hADSC和3T3-L1分别在1μM地塞米松中培养0小时至72小时，并每隔12 h将hADSCs和3T3-L1在1 μM地塞米松中培养48 h（间隔组）以模拟正常节律，间隔地塞米松培养48 h每 4 小时间隔一次（紊乱组）以模仿夜班护士，并添加持续地塞米松（连续组）以模仿库欣综合征（肾上腺分泌过多的皮质醇的一种疾病），检测各组EGR3表达。

研究结论：脂肪生成和肥胖是由负调节的EGR3导致皮质醇分泌节律紊乱引起的，EGR3的节律与皮质醇负相关。

研究思路6：评估EGR3如何调节脂肪生成的机制

研究方法：

（1）使用EGR3过表达质粒转染3T3-L1中的DEG，通过RNA-seq分析EGR3中上下调的DEG、相关通路和FABP4、PPARγ含量。

（2）过表达或沉默EGR3时，检测FABP4、PPARγ、CIDEC和HDAC6（脂肪生成的关键负调控因子）含量，并通过挽救实验进行验证。

研究结论：EGR3 依赖于HDAC6负向调节脂肪生成。

三、小结

本研究中，发现EGR3在人和小鼠的不同组织中广泛表达，并在肥胖受试者和高脂饮食小鼠的脂肪组织中下调。此外，研究者还发现，EGR3受到皮质醇的负调节。此外，EGR3通过调节HDAC6成为hADSC和3T3-L1脂肪生成的关键负调控因子，HDAC6是EGR3的下游靶基因，也是脂肪生成的负调控因子。

这些发现可能解释了轮班引起的昼夜节律紊乱如何导致肥胖，揭示了缓解轮班工人代谢紊乱的潜在治疗靶点，为轮班工人提供更好的健康指导。

机制图

参考来源：

Wan X, et al. Shift work promotes adipogenesis via cortisol-dependent downregulation of EGR3-HDAC6 pathway. Cell Death Discov. 2024 Mar 11;10(1):129.