Npy4r基因编码神经肽Y4受体(NPY4R),是一种重要的G蛋白偶联受体,广泛表达于人体各种组织中,包括大脑、脂肪组织、胰腺和消化道等。NPY4R的主要配体是胰多肽(PP),一种由胰腺分泌的激素,具有调节食欲和能量代谢的作用。研究表明,NPY4R在肥胖的发生发展中起着重要作用。
脂肪组织的神经支配与调节在能量代谢稳态的维持中发挥重要作用。神经肽Y(NPY)及其脂肪细胞受体信号通路促进高脂饮食诱导的肥胖,其中NPY受体1(NPY1R)与受体2(NPY2R)是主要的NPY外周受体。NPY受体4(NPY4R)也在脂肪组织表达,然而尚不清楚其是否参与肥胖的发生发展机制。本研究建立了NPY及其受体的免疫荧光成像技术和脂肪细胞回复性表达Npy4r小鼠。根据对不同部位脂肪组织的荧光显微术观察,发现NPY在肩胛间棕色脂肪和皮下脂肪的围绕血管区域以点状形式表达,NPY系统的各受体在脂肪组织的空间分布上具有明显的组织特异性:NPY1R在棕色脂肪、主动脉周围脂肪和性腺脂肪较为富集,NPY2R在棕色脂肪和主动脉周围脂肪较为富集,NPY4R在棕色脂肪与性腺脂肪较为富集。继而通过比较脂肪细胞回复性表达Npy4r小鼠与全身Npy4r基因静默小鼠在高脂喂食下的体重与糖代谢,发现脂肪细胞Npy4r促进高脂饮食诱导的肥胖(P < 0.0001)。本研究明确了NPY及其受体NPY1R、NPY2R和NPY4R在不同部位脂肪组织的蛋白水平与分布,进而用脂肪细胞特异性地回复表达小鼠模型揭示脂肪细胞Npy4r具有促进高脂饮食诱导肥胖的作用[1]。
拷贝数变异(CNV)在人类遗传多样性中起着重要作用,并且与多种复杂疾病有关。本研究调查了位于10q11.22染色体上的CNV,该CNV跨越了编码食欲调节胰多肽受体Y4的NPY4R基因。由于该基因组区域存在多个重复元件,其精确的组织尚未解决。先前使用微阵列的研究被解释为表明最常见的拷贝数是每个基因组2个。本研究调查了来自1000个基因组项目的18个个体,使用已经建立的read depth分析和新的数字PCR(ddPCR)方法。研究发现,NPY4R最常见的拷贝数是4。基于read depth分析,估计的拷贝数范围从3到7,基于ddPCR,从4到7。本研究认为,本研究结果与先前发表结果之间的差异可以通过方法学差异来解释,例如参考基因选择、数据归一化和方法可靠性。三个高质量的古代人类基因组(两个尼安德特人和一个丹尼索瓦人)显示出4个NPY4R基因的拷贝,这表明在人类-尼安德特人/丹尼索瓦人分裂之前发生了复制。本研究得出结论,ddPCR是一种敏感和可靠的方法来确定CNV,可用于基于已经获得的全基因组测序数据的CNV研究中的read depth校准,并且有必要进一步研究NPY4R拷贝数变异及其后果,因为Y4受体在食物摄入调节中的作用[2]。
多项遗传学研究已将不同基因中的拷贝数变异(CNV)与体重指数(BMI)和肥胖联系起来。10q11.22染色体上的CNV与体重相关。该CNV区域跨越NPY4R基因,该基因编码胰多肽受体Y4,已被描述为一种饱腹感刺激受体。本研究调查了NPY4R基因的CNV,并分析了其与BMI、腰围和自我报告的饮食摄入量的关系,这些数据来自558名个体(216名男性和342名女性),代表广泛的BMI范围。NPY4R的拷贝数范围为2到8个(平均4.6±0.8)。本研究发现,NPY4R拷贝数与BMI和腰围之间存在正相关(Pearson相关系数分别为0.267和0.256,p值分别为2.65×10-7和8×10-7),与预期的负相关相反。对于女性来说,NPY4R的每个额外拷贝与BMI增加2.6 kg/m2和腰围增加5.67 cm相关(p值分别为2.8×10-5和6.2×10-5)。对于男性,CNV与BMI之间没有统计学上的显著相关性。本研究的结果表明,NPY4R基因变异影响女性的体重,但该受体的确切作用似乎比之前提出的要复杂[3]。
全基因组拷贝数变异(CNV)分析将10q11.22 CNV与肥胖联系起来。由于NPY4R基因是该区域最有趣的候选基因,本研究假设NPY4R的遗传和结构变异可能涉及肥胖的发病机制。本研究的第一部分对326名肥胖儿童和青少年以及298名健康瘦人进行了包含NPY4R的chr.10q11.22区域CNV的筛查。本研究的第二部分对356名肥胖儿童和青少年以及337名健康瘦成年人进行了NPY4R编码区域的突变筛选。CNV分析显示,在患者群体中,NPY4R包含10q11.22 CNV缺失的频率显著更高(P = 0.0003),而该区域的CNV增益在对照组中更为普遍(P = 0.031)。突变分析导致了15个罕见非同义杂合变异的鉴定。对于仅在患者群体中发现的两个变异,证明了受体功能障碍和致病性效应。总之,这些数据支持NPY4R基因内部的遗传和结构变异在肥胖发病机制中的重要作用[4]。
综上所述,NPY4R基因编码神经肽Y4受体,是一种重要的G蛋白偶联受体,广泛表达于人体各种组织中,包括大脑、脂肪组织、胰腺和消化道等。NPY4R在肥胖的发生发展中起着重要作用。研究表明,NPY4R的拷贝数变异与BMI、腰围和肥胖相关。此外,NPY4R的基因变异也可能影响乳腺癌的发生发展。NPY4R的研究有助于深入理解肥胖和乳腺癌的发病机制,为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。
参考文献:
1. Wang, Lan, Zeng, Fan, Huang, Rong-Feng, Zhang, Zhi-Hui, Li, Min-Dian. . Adipocyte reconstitution of Npy4r gene in Npy4r silenced mice promotes diet-induced obesity. In Yi chuan = Hereditas, 45, 144-155. doi:10.16288/j.yczz.22-302. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36927661/
2. Shebanits, Kateryna, Günther, Torsten, Johansson, Anna C V, Jakobsson, Mattias, Larhammar, Dan. 2019. Copy number determination of the gene for the human pancreatic polypeptide receptor NPY4R using read depth analysis and droplet digital PCR. In BMC biotechnology, 19, 31. doi:10.1186/s12896-019-0523-9. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31164119/
3. Shebanits, Kateryna, Andersson-Assarsson, Johanna C, Larsson, Ingrid, Feuk, Lars, Larhammar, Dan. 2018. Copy number of pancreatic polypeptide receptor gene NPY4R correlates with body mass index and waist circumference. In PloS one, 13, e0194668. doi:10.1371/journal.pone.0194668. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29621259/
4. Aerts, Evi, Beckers, Sigri, Zegers, Doreen, Van Gaal, Luc F, Van Hul, Wim. 2016. CNV analysis and mutation screening indicate an important role for the NPY4R gene in human obesity. In Obesity (Silver Spring, Md.), 24, 970-6. doi:10.1002/oby.21435. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26921218/