本研究由郑州大学第一附属医院药学部及河南省精准临床药学重点实验室的Qianjiang Chen、Ke Ding、Mengfan Li、Rui Ma、Jian Lin、Jialin Guan和Jingli Lu等人共同完成，其中Jingli Lu为通讯作者。该论文发表于 *International Journal of Obesity*，于2025年8月12日在线发表，收录于该刊第49卷第2254至2264页。研究的核心问题是白细胞介素-33（interleukin-33，IL-33）是否能够通过激活β-肾上腺素能受体（β-adrenergic receptor，β-AR）信号通路直接促进脂肪细胞的脂解（lipolysis），从而在高脂饮食诱导的肥胖雄性小鼠中发挥抗肥胖作用。
肥胖是全球最常见的慢性疾病之一，其本质是能量摄入与消耗失衡导致白色脂肪组织（white adipose tissue，WAT）异常扩张。脂肪细胞的肥大（hypertrophy）会引发脂质过度蓄积、炎症反应、线粒体功能障碍和代谢紊乱。脂肪细胞内的脂解过程将甘油三酯（triacylglycerol，TG）依次分解为甘油二酯（diacylglycerol，DG）、甘油一酯（monoacylglycerol，MG），最终释放甘油和游离脂肪酸（fatty acids，FAs），其中激素敏感性脂肪酶（hormone-sensitive lipase，HSL）是关键限速酶之一。既往研究已知IL-33能够通过调节2型固有淋巴细胞（type 2 innate lymphoid cells，ILC2）和调节性T细胞等免疫细胞改善脂肪组织炎症，并抑制前脂肪细胞分化，但IL-33是否直接作用于成熟脂肪细胞并促进脂解尚不清楚。因此，本研究的主要目的是阐明IL-33在成熟脂肪细胞脂解中的作用及其分子机制，特别是β-AR/cAMP/PKA/HSL信号通路是否参与其中。
研究分为体内动物实验和体外细胞实验两大部分。在体内实验中，研究者选用3至4周龄的雄性C57BL/6小鼠，随机分为正常饮食组（normal diet，ND）、高脂饮食组（high-fat diet，HFD）和高脂饮食加IL-33处理组（HFD+IL-33），每组6只。高脂饮食组和IL-33组均以60%热量脂肪含量的饲料喂养13周，体重增加超过对照组20%后，IL-33组每两天腹腔注射500 ng重组IL-33，持续2周。实验期间每两天测量一次体重。处理结束后提取附睾白色脂肪组织（epididymal white adipose tissue，eWAT），进行组织称重、苏木精-伊红染色（H&E staining）和脂肪细胞大小测量。结果显示，IL-33处理显著降低了HFD小鼠的最终体重和eWAT重量，脂肪细胞面积明显缩小，说明IL-33能够减轻肥胖并改善脂肪组织脂质沉积。
为了验证IL-33对脂解的影响，研究者检测了eWAT中脂肪甘油三酯脂肪酶（adipose triglyceride lipase，ATGL）和HSL的表达及磷酸化水平。虽然ATGL和HSL的mRNA水平在IL-33处理后下降，但总蛋白水平未显著变化；关键的是，HSL在Ser563位点的磷酸化水平显著升高，免疫组织化学和免疫荧光实验均证实这一结果。这表明IL-33并非通过增加HSL蛋白表达，而是通过促进其磷酸化激活来增强脂解。
进一步的机制研究聚焦于交感神经系统和β-AR信号。酪氨酸羟化酶（tyrosine hydroxylase，TH）免疫染色显示，IL-33处理显著增加了eWAT中交感神经纤维的密度，TH的mRNA和蛋白水平也相应升高。此外，β1-AR的mRNA和蛋白水平在IL-33处理后显著上调，而β2-AR和β3-AR无明显变化；细胞内环磷酸腺苷（cyclic AMP，cAMP）水平也显著升高。这说明IL-33能够选择性增强脂肪组织中的交感神经支配和β1-AR表达，从而激活cAMP信号。代谢组学分析显示，IL-33处理后成熟脂肪细胞的代谢谱发生显著变化，涉及甘油脂代谢、脂肪消化吸收、脂肪细胞脂解调控、产热和胆固醇代谢等通路。具体而言，2-花生四烯酸甘油（2-arachidonoylglycerol，2-AG）和12-羟基硬脂酸等脂质代谢物下调，而游离脂肪酸16:1和甘油二酯20:4上调，表明IL-33促进脂解并调节脂肪酸代谢。
在体外细胞实验中，研究者使用3T3-L1小鼠胚胎成纤维细胞诱导分化为成熟脂肪细胞，并用不同浓度的重组IL-33处理24小时。结果表明，20 ng/ml IL-33能够最大程度地提高β1-AR表达，并促进PKA底物磷酸化和HSL在Ser563位点的磷酸化；同时油红O染色显示脂滴积累减少，培养基中甘油释放量增加，证明IL-33直接促进脂肪细胞脂解。分子对接和免疫共沉淀实验显示，IL-33能够与β1-AR直接结合，提示IL-33可能通过非经典受体途径直接激活β1-AR信号。使用β1-AR特异性抑制剂CGP 20712A预处理后，IL-33诱导的PKA和HSL磷酸化被显著抑制，甘油释放减少，脂滴积累增加，表明β1-AR信号是IL-33促进脂解所必需的。
脂肪酸转运实验进一步揭示了脂解后脂肪酸的去向。研究者采用荧光脂肪酸类似物red C12进行脉冲追踪实验，发现对照组中red C12主要定位于脂滴，而IL-33处理后red C12信号从脂滴显著转移至线粒体，脂滴中的荧光强度降低，线粒体中的荧光强度增加；同时脂肪酸结合蛋白4（fatty acid binding protein 4，FABP4）的表达被IL-33下调，而β1-AR抑制剂可逆转这一效应。这表明IL-33不仅促进脂解释放脂肪酸，还促进游离脂肪酸从脂滴向线粒体转运，可能用于β-氧化供能。
本研究的结论是，IL-33能够直接作用于成熟脂肪细胞，通过激活β1-AR/cAMP/PKA信号通路促进HSL磷酸化，增强脂解，减少脂肪组织脂质沉积，从而改善高脂饮食诱导的肥胖。此外，IL-33还通过增加脂肪组织内交感神经密度和β1-AR表达进一步增强这一效应。该研究首次揭示了IL-33促进脂肪细胞脂解的直接分子机制，阐明了β1-AR在其中的关键作用，并提出了IL-33可能通过非ST2受体途径直接激活β-AR的新见解。这一发现为肥胖及相关代谢性疾病的治疗提供了新的潜在靶点，特别是通过调控IL-33/β1-AR/HSL轴来促进脂肪动员和能量消耗。
本研究的亮点在于：第一，首次在体内外系统证明了IL-33对成熟脂肪细胞脂解的直接促进作用；第二，发现IL-33能够与β1-AR直接结合并激活cAMP/PKA/HSL信号；第三，利用荧光脂肪酸脉冲追踪技术直观展示了IL-33促进脂肪酸从脂滴向线粒体转移的过程；第四，结合代谢组学分析揭示了IL-33处理后的整体脂质代谢变化。需要指出的是，本研究仅在雄性小鼠中进行，未评估雌性小鼠的性别差异；此外，实验环境温度低于小鼠热中性区，可能影响脂肪组织代谢的评估，未来研究需在热中性条件下进一步验证。总体而言，该研究为理解IL-33在脂肪组织中的功能提供了新的视角，并为开发基于IL-33的肥胖干预策略奠定了实验基础。