该研究由聊城大学农学与生物学学院的曹淑君和秦旭勇（共同第一作者）以及周国利（通讯作者）等研究人员完成，合作单位还包括吉林省农业科学院动物生物技术研究所。论文发表于 *International Journal of Molecular Sciences*，于2024年9月9日投稿，2024年11月8日正式发表，文章编号为12005。
这项研究属于细胞生物学与分子生物学领域，聚焦于脂肪细胞生成（adipogenesis）的调控机制。肥胖已成为全球性公共健康问题，与糖尿病、高血压、心血管疾病及某些癌症密切相关。脂肪细胞生成是脂肪组织扩张的核心过程，深入理解其分子调控网络对于肥胖防治具有重要意义。近年来，白介素-33（IL-33）及其受体ST2在能量代谢和脂肪组织功能中的作用逐渐受到关注，但IL-33/ST2轴在3T3-L1前脂肪细胞分化中的具体功能和调控机制尚不清晰。IL-33是一种具有“双重功能”的细胞因子：在细胞核内作为转录抑制因子调控基因表达，在细胞外则作为“警报素”与跨膜受体ST2L结合传递信号。ST2主要存在两种异构体，即跨膜形式ST2L和可溶性形式sST2。基于IL-33/ST2轴参与NF-κB、MAPK、Akt及mTOR等多条信号通路的调控，而NF-κB通路中的TRAF6和RELA在炎症和细胞分化中具有重要作用，作者推测IL-33/ST2轴可能通过调控TRAF6/RELA通路影响脂肪细胞生成。本研究旨在明确IL-33和ST2在3T3-L1前脂肪细胞分化中的功能，并揭示其潜在的分子机制。
研究流程主要包括四个层次。第一，作者利用3T3-L1小鼠前脂肪细胞作为模型，通过经典的“鸡尾酒”诱导方案（IBMX、地塞米松、胰岛素和罗格列酮）诱导脂肪分化，并在分化第0、2、4、6、8天收集细胞样本。利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）和蛋白质印迹法（Western blotting）检测脂肪生成标志基因C/EBPβ、C/EBPα、PPARγ和FABP4，以及IL-33、sST2和ST2L在mRNA和蛋白水平的表达动态。结果显示，脂肪生成标志基因随分化进程显著上调；IL-33、sST2和ST2L的mRNA呈现先上升后下降的趋势，在第2天达到峰值，而蛋白水平则持续上升。第二，为确定IL-33的功能，作者进行了功能获得和功能缺失实验。通过转染特异性siRNA敲低IL-33，或转染pFLAG-IL33过表达载体，观察对脂滴积累和脂肪生成标志基因表达的影响。油红O染色及定量分析显示，敲低IL-33显著促进第8天脂滴积累，过表达IL-33则显著抑制脂滴形成，同时脂肪生成标志基因表达也相应上调和下调。第三，作者进一步研究ST2及其两种异构体在脂肪生成中的作用。首先利用靶向sST2和ST2L共同编码区的siRNA同时敲低二者表达，发现脂滴积累和脂肪生成标志基因表达均显著下降。随后，分别过表达sST2和特异性敲低ST2L（不影响sST2表达），结果表明过表达sST2促进脂肪生成，而敲低ST2L则抑制脂肪生成。这说明ST2的两种形式均正向调控3T3-L1前脂肪细胞分化。第四，为探究IL-33/ST2轴的下游信号机制，作者检测了TRAF6和RELA的表达变化。结果显示，TRAF6和RELA在脂肪生成过程中呈现动态变化。在IL-33敲低或过表达条件下，RELA的表达分别下降或上升，呈现正相关；在ST2敲低条件下，TRAF6和RELA的mRNA及蛋白水平均显著下降。进一步利用靶向TRAF6或RELA的特异性siRNA发现，敲低TRAF6导致RELA表达下降，而敲低RELA不影响TRAF6表达，表明TRAF6位于RELA上游。同时，敲低TRAF6或RELA均抑制脂肪生成标志基因表达，说明TRAF6/RELA通路正调控3T3-L1脂肪生成。
综合以上结果，作者提出了IL-33/ST2轴调控脂肪生成的新机制：在3T3-L1前脂肪细胞中，IL-33负向调控脂肪生成，而ST2（包括sST2和ST2L）正向调控脂肪生成；IL-33/ST2轴通过调节TRAF6/RELA通路的表达影响脂肪生成。当ST2表达被下调时，IL-33/ST2轴信号受抑，进而抑制TRAF6表达，减少RELA表达，最终抑制脂肪生成。值得注意的是，IL-33和ST2对脂肪生成的功能并不一致，但在RELA表达水平上均呈正相关。作者认为，全长IL-33主要定位于细胞核，通过与RELA相互作用抑制其转录活性，从而发挥抗脂肪生成作用；而ST2作为膜受体或可溶性诱饵受体，能够激活或调节下游TRAF6/RELA信号，因此表现出促进脂肪生成的功能。这一机制解释了两者在功能上的差异，也揭示了IL-33/ST2轴在脂肪细胞分化调控中的复杂性。
本研究的科学价值在于首次阐明了IL-33/ST2轴通过TRAF6/RELA通路调控3T3-L1前脂肪细胞分化的新机制，填补了该信号轴在脂肪生成中下游信号传导方面的知识空白。研究不仅验证了IL-33对脂肪生成的抑制作用，还系统比较了ST2L和sST2在脂肪生成中的功能，发现两者均促进脂肪生成。这一发现为理解IL-33/ST2轴在脂肪组织代谢中的双重调控作用提供了实验依据，也为肥胖及相关代谢性疾病的分子干预提供了新的潜在靶点。从应用角度看，靶向ST2或TRAF6/RELA通路可能成为肥胖治疗的新策略。
本研究的亮点在于：一是系统解析了IL-33/ST2轴中配体和受体在脂肪生成中的差异化功能，特别是明确了sST2并不只是简单的IL-33拮抗剂，而是同样具有促进脂肪生成的作用；二是首次将TRAF6/RELA通路确定为IL-33/ST2轴调控脂肪生成的下游信号通路，建立了从膜受体到核转录因子的完整信号传导链条；三是研究方法上采用了针对ST2共同编码区和ST2L特异性3’端的差异化siRNA设计，有效区分了sST2与ST2L的功能。此外，研究还提示全长IL-33作为核内转录抑制因子与分泌型IL-33可能通过不同机制调节NF-κB信号，为后续研究IL-33的亚细胞定位与功能关系提供了新思路。