本研究由上海交通大学医学院的Xiaokun Gu、Weiji Weng、Yang Yang、Sihan Guo等学者（共同第一作者）与加拿大卡尔加里大学、上海中医药大学附属光明医院、上海瑞金医院等多个研究机构合作完成，通讯作者为Zhenzhou He、Ou Huang和Yong Li。研究发表于*Journal of Advanced Research*，于2026年4月接收发表。该研究系统揭示了感觉神经元中TRPV1的SUMO化修饰在调控高脂饮食（high-fat diet, HFD）诱导的肥胖及代谢紊乱中的关键作用及其神经-脂肪环路机制。
肥胖已成为全球重大公共卫生问题，显著增加2型糖尿病、高血压、代谢功能障碍相关脂肪性肝病及多种癌症的发病风险。肥胖的病因高度复杂，涉及遗传、激素、神经、环境和行为因素的相互作用，导致能量稳态失衡。目前针对食欲抑制和代谢率增强的药物疗法长期疗效有限且伴随不良副作用，因此亟需识别更为精准的分子靶点。
瞬时受体电位香草酸亚型1（transient receptor potential vanilloid 1, TRPV1）是一种非选择性阳离子通道，主要表达于外周感觉神经元，经典上被热（>43 °C）、酸性pH、辣椒素及某些内源性脂质激活，参与痛觉和体温感知。近年研究发现TRPV1也参与能量代谢和脂质代谢调控，但使用TRPV1基因敲除小鼠的研究结果不一致，其确切作用机制仍不明确。蛋白质翻译后修饰（post-translational modifications, PTMs）对TRPV1功能具有关键调控作用，其中SUMO化（SUMOylation）——即小泛素样修饰蛋白（small ubiquitin-like modifier, SUMO）与靶蛋白的共价连接——能够调节蛋白质间相互作用、亚细胞定位和蛋白降解。该团队前期工作已证实TRPV1在小鼠中赖氨酸823（K823）位点发生SUMO化，该修饰对炎症性痛觉过敏、组胺诱导的瘙痒及胃癌细胞迁移侵袭至关重要，但TRPV1的SUMO化是否参与肥胖调控尚不清楚。本研究旨在阐明背根神经节（dorsal root ganglion, DRG）感觉神经元中TRPV1 SUMO化在饮食诱导肥胖中的功能与机制。
第一部分：全身性TRPV1 SUMO化缺陷小鼠的代谢表型分析。 研究团队利用CRISPR/Cas9技术构建了TRPV1 K823R基因敲入（knock-in, KI）小鼠，该小鼠的TRPV1蛋白不能发生SUMO化修饰。将体重匹配的雄性KI小鼠与野生型（wild-type, WT）同窝对照分别饲喂正常饮食（normal chow diet, NCD）或60%高脂饮食12周。通过体重监测、磁共振成像（magnetic resonance imaging, MRI）体成分分析、脂肪组织解剖称重、苏木精-伊红（hematoxylin and eosin, H&E）染色、血清生化检测（甘油三酯、总胆固醇、游离脂肪酸、空腹血糖、血清胰岛素）、葡萄糖耐量试验（glucose tolerance test, GTT）和胰岛素耐量试验（insulin tolerance test, ITT）系统评估肥胖及代谢表型。此外对肝脏组织进行H&E染色、油红O染色及肝甘油三酯含量测定以评估肝脂肪变性。
第二部分：能量代谢机制探究。 利用代谢笼系统（Oxymax series, Columbus Instruments）对HFD喂养12周后的WT和KI小鼠进行间接测热分析，记录氧气消耗量（VO₂）、能量消耗（energy expenditure, EE，使用协方差分析以体重为协变量）、呼吸交换率（respiratory exchange ratio, RER）、食物摄入和自主活动。对附睾白色脂肪组织（epididymal white adipose tissue, eWAT）进行RNA测序（RNA-seq）和基因集富集分析（gene set enrichment analysis, GSEA），以鉴定差异调控的代谢通路。通过蛋白质免疫印迹（western blot）检测脂肪组织中脂解酶——脂肪甘油三酯脂肪酶（adipose triglyceride lipase, ATGL）和激素敏感性脂肪酶（hormone-sensitive lipase, HSL）的表达水平及HSL第563位丝氨酸磷酸化水平、蛋白激酶A（protein kinase A, PKA）底物磷酸化水平。采用超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）检测脂肪组织中去甲肾上腺素（norepinephrine, NE）水平。利用adipo-clear组织透明化技术结合光片显微镜三维成像，并通过Imaris软件对酪氨酸羟化酶（tyrosine hydroxylase, TH）阳性交感神经纤维密度进行定量。
第三部分：脂肪组织的DRG感觉神经支配鉴定。 利用假狂犬病毒（pseudorabies virus, PRV）Bartha株表达增强型绿色荧光蛋白（EGFP）进行逆行示踪，将PRV-EGFP注射入WT小鼠和TRPV1-Cre::tdTomato报告小鼠的腹股沟白色脂肪组织（inguinal white adipose tissue, iWAT）和eWAT，5天后取T13和L1节段DRG进行免疫荧光分析，检测EGFP与TRPV1或tdTomato的共定位。通过向TRPV1-Cre小鼠的T13/L1 DRG注射Cre依赖性AAV-DIO-EGFP进行顺行示踪，4周后对脂肪组织进行adipo-clear处理和三维成像，确认TRPV1阳性感觉纤维向脂肪组织的投射。通过变性免疫沉淀（immunoprecipitation, IP）和免疫印迹比较NCD和HFD条件下DRG中TRPV1的SUMO化、磷酸化和泛素化水平。通过钙成像（Fluo-4 AM荧光指示剂）和全细胞电流钳记录评估DRG神经元对辣椒素的钙反应及电生理兴奋性。
第四部分：DRG特异性TRPV1 SUMO化缺陷的功能验证。 研究团队构建了多种Cre依赖性腺相关病毒（adeno-associated virus, AAV）载体：携带TRPV1 shRNA的AAV-DIO-shTRPV1、携带HA标记野生型TRPV1的AAV-DIO-HA-TRPV1^WT^，以及携带SUMO化位点突变型TRPV1的AAV-DIO-HA-TRPV1^K823R^。将上述AAV组合双侧注射至5周龄雄性TRPV1-Cre小鼠的T13/L1 DRG，建立四个实验组：对照组（Ctrl）、TRPV1敲低组（shTRPV1）、野生型TRPV1回补组（TRPV1^WT^）和SUMO化缺陷型TRPV1回补组（TRPV1^KR^）。病毒注射两周后进行HFD喂养12周，重复第一和第二部分的代谢表型及能量代谢分析。
第五部分：交感神经依赖性的验证。 使用6-羟多巴胺（6-hydroxydopamine, 6-OHDA）对eWAT和iWAT进行局部注射以化学消融交感神经。HFD喂养的TRPV1^WT^和TRPV1^KR^小鼠在HFD第4周接受PBS或6-OHDA注射，随后持续监测体重、脂肪组织重量、脂肪细胞大小、HSL磷酸化水平及代谢笼能量消耗参数。
全身性KI小鼠表型： 在NCD条件下，WT和KI小鼠间体重增长无显著差异。然而在HFD喂养下，KI小鼠从第7周开始体重增长显著低于WT小鼠，MRI显示体重差异主要源于脂肪量减少。KI小鼠的eWAT、iWAT和棕色脂肪组织（brown adipose tissue, BAT）重量均显著降低，脂肪细胞横截面积缩小。血清甘油三酯和总胆固醇水平显著降低，空腹血糖和血清胰岛素水平也显著下降。GTT显示KI小鼠葡萄糖耐量改善，但ITT未显示胰岛素敏感性差异。肝脏甘油三酯含量显著降低，H&E和油红O染色证实KI小鼠肝脂肪变性显著减轻。
能量代谢机制： 间接测热显示KI小鼠VO₂和EE显著升高，而RER、食物摄入和自主活动无差异。值得注意的是，在HFD第4周体重尚未出现差异时，KI小鼠的VO₂和EE已显著升高，说明能量消耗增加是肥胖抵抗的原因而非结果。RNA-seq的GSEA分析显示KI小鼠脂肪组织中脂肪酸氧化通路显著上调，qPCR证实脂肪酸氧化相关基因（*Ppara*、*Acad11*、*Acad12*、*Acox1*、*Adrb3*）和线粒体氧化磷酸化基因（*Nd1-4*、*Cytb*、*Co1-3*）表达升高。KI小鼠脂肪组织中HSL Ser563磷酸化和PKA底物磷酸化水平显著升高，表明脂解活性增强。脂肪组织NE水平和TH蛋白表达均升高，三维成像和Imaris定量证实KI小鼠eWAT和iWAT中TH阳性交感神经纤维密度显著增加。
脂肪组织的DRG感觉支配： 免疫印迹证实TRPV1特异性条带（约95 kDa）仅存在于DRG中，在eWAT、iWAT、BAT和肝脏中均检测不到，表明TRPV1主要表达于DRG而非外周代谢组织。逆行示踪显示PRV-EGFP标记的脂肪支配神经元与TRPV1及tdTomato共定位，证实TRPV1阳性DRG神经元直接支配iWAT和eWAT。顺行示踪进一步确认EGFP阳性TRPV1感觉纤维投射入脂肪组织。IP实验表明HFD喂养显著升高WT小鼠DRG中TRPV1的SUMO化水平，但不改变磷酸化或泛素化水平。钙成像显示KI神经元在HFD条件下对辣椒素的钙反应增强，电流钳记录显示KI神经元在HFD条件下对梯度去极化电流刺激产生更多动作电位，提示SUMO化缺陷与HFD条件下TRPV1相关神经元活性增强相关。
DRG特异性验证： 免疫荧光和western blot证实AAV-DIO-shTRPV1有效敲低DRG中内源性TRPV1，而共注射AAV-DIO-HA-TRPV1^WT^或HA-TRPV1^K823R^成功回补表达。在HFD下，TRPV1^KR^组小鼠体重增长显著低于TRPV1^WT^组，脂肪量和各脂肪组织重量均降低，脂肪细胞缩小。TRPV1^KR^小鼠血清TG、TC、空腹血糖和血清胰岛素均显著降低，GTT和ITT均显示改善。肝脏H&E染色、油红O染色和肝TG含量测定均显示TRPV1^KR^小鼠肝脂肪变性显著减轻。代谢笼结果显示TRPV1^KR^小鼠VO₂和EE显著升高。脂肪组织中HSL Ser563磷酸化、PKA底物磷酸化和TH蛋白水平均升高，三维成像确认TRPV1^KR^小鼠脂肪组织交感神经支配密度增加。
交感神经依赖性： 免疫印迹确认6-OHDA注射后脂肪组织中TH几乎完全消失，且TRPV1^KR^和TRPV1^WT^小鼠间HSL磷酸化的差异被显著削弱。在PBS对照组中TRPV1^KR^小鼠的体重优势在6-OHDA处理后完全消失，脂肪组织重量差异和脂肪细胞大小差异也被消除。代谢笼分析显示6-OHDA处理后两组间的EE差异不复存在。这些结果确证DRG中TRPV1 SUMO化缺陷的抗肥胖效应依赖于完整的交感神经支配。
本研究首次揭示了DRG感觉神经元中TRPV1的SUMO化修饰作为神经-代谢交互的关键调控节点，通过调控脂肪组织交感神经支配密度和交感驱动来调节全身能量平衡。具体而言，TRPV1 K823位点的SUMO化缺陷在HFD条件下增强感觉神经元的响应性，进而促进脂肪组织的交感神经支配和儿茶酚胺信号，增强脂肪分解和脂肪酸氧化，最终增加能量消耗并抵抗HFD诱导的肥胖及相关代谢紊乱。该发现不仅阐明了一种此前未被识别的神经-脂肪环路调控机制，也为肥胖及相关代谢疾病的治疗提供了潜在的分子靶点——TRPV1 SUMO化位点可作为药物干预的精确作用点，避免广泛性TRPV1调控可能带来的副作用。
本研究的核心创新在于：（1）首次将TRPV1的SUMO化修饰与肥胖调控联系起来，填补了TRPV1翻译后修饰在代谢调控领域的研究空白；（2）利用全身性KI小鼠和DRG特异性AAV介导的基因操作两种互补策略，严谨地证明了感觉神经元中TRPV1 SUMO化的关键作用；（3）结合逆行和顺行病毒示踪、adipo-clear组织透明化、光片显微镜三维成像和Imaris定量分析等先进技术，建立了完整的DRG-交感-脂肪神经环路证据链；（4）通过6-OHDA交感神经消融实验，功能性地验证了交感神经支配在该抗肥胖效应中的必要性。此外，该研究对TRPV1 K823 SUMO化位点的跨物种保守性分析提示该发现可能具有向人类转化应用的潜力。