作者：郭鴻飛 北京積水潭醫院

FNDC4是一種分泌因子，與運動相關肌因子伊里素（FNDC5）具有高度同源性。在這里，我們報道了Fndc4在幾種小鼠炎癥模型中以及在人類炎癥條件下均顯著上調。具體而言，炎癥性腸病患者腸道炎癥部位的FNDC4水平局部升高。有趣的是，與注射對照蛋白的小鼠相比，在誘導性結腸炎的小鼠模型中施用重組FNDC4顯著降低了疾病的嚴重程度。相反，缺乏Fndc4的小鼠會發生更嚴重的結腸炎。對FNDC4與不同免疫細胞類型的結合的分析表明，FNDC4對巨噬細胞和單核細胞具有強烈的特異性結合。體外FNDC4治療骨髓源性巨噬細胞可減少吞噬作用、增加細胞存活率和減少促炎性趨化因子表達。因此，FNDC4治療導致巨噬細胞活性降低，同時提高其存活率。因此，我們將FNDC4定性為在炎癥性腸病和可能的其他炎癥性疾病中具有直接治療潛力的因子。

克羅恩病和潰瘍性結腸炎是炎癥性腸病（IBD）的兩種主要形式，其發病率和患病率在全球范圍內呈上升趨勢。IBD的特征是暴露于環境因素的遺傳易感個體的胃腸道炎癥。發病機制的標志是腸內免疫功能過度活躍和失調，巨噬細胞在其中發揮著核心作用。治療的可能性有限，往往以潛在嚴重副作用為代價。因此，進一步了解分子病理學和開發新的治療方法是非常必要的。

我們描述了一種新的分泌因子FNDC4，它是纖連蛋白III型結構域家族的成員。該蛋白家族由五種蛋白（FNDC1-5）組成，其中FNDC4與FNDC5的同源性最強。FNDC5/irisin最近被鑒定為運動誘導的分泌因子，靶向脂肪組織，以誘導棕色脂肪形成和能量消耗。虹彩素通過其前體、1型膜蛋白FNDC5的裂解從骨骼肌中釋放，以響應運動。結論性數據顯示，虹膜蛋白在人體內循環，其濃度為激素的典型濃度。虹膜蛋白是一種可溶性多肽，主要由一個纖連蛋白III型結構域組成。在含有纖連蛋白III型結構域的蛋白質成員中，這種結構域結構僅見于一個額外的基因：Fndc4（也稱為Frcp1）。FNDC4蛋白在功能性胞外結構域中與FNDC5具有57%的氨基酸同一性。與Fndc5一樣，Fndc4高度保守（不包括信號肽，人Fndc4與小鼠Fndc4100%同源）。Fndc4在肝臟和大腦中表達最高，但在許多其他組織中表達較低，包括心臟、骨骼肌和脂肪組織。

觀察到Fndc4，而不是Fndc5，在炎癥狀態下受到強烈調節，這使我們研究了其在免疫調節中的潛在作用。在IBD小鼠模型中，我們發現給予FNDC4可降低炎癥和疾病嚴重程度，這表明FNDC4可能具有治療潛力。FNDC4與一個關鍵炎癥細胞結合并誘導其信號傳導；巨噬細胞。有趣的是，FNDC4從根本上改變了巨噬細胞的激活狀態，這對巨噬細胞功能有重要影響。

鑒于其與FNDC5的相似性，我們研究了FNDC4是否被切割以釋放類似于FNDC5加工的分泌部分。為此，合成了N端FLAG標記和C端Myc標記的FNDC4構建體。在HEK293細胞中過表達構建體后，當使用western blot探測N-末端FLAG標簽時，在細胞和培養基中都鑒定出清晰的FLAG陽性蛋白帶。然而，針對Myc的探測僅在細胞部分產生了可檢測的條帶。因此，根據FNDC5/irisin的釋放機制，FNDC4的N端部分從細胞中釋放。重要的是，與細胞版本相比，介質部分中的帶的MW降低，這意味著分裂版本。因此，FNDC4的N端可以被切碎以釋放蛋白質的胞外部分。

在這里，我們描述了FNDC4的免疫調節特性，據我們所知，迄今為止還沒有功能性報告。FNDC4治療DSS誘導的結腸炎小鼠導致炎癥減少和臨床改善，提示治療潛力。我們發現FNDC4與巨噬細胞結合并作用于巨噬細胞，從而下調促炎基因的表達。此外，FNDC4治療對包括吞噬功能在內的關鍵巨噬細胞功能產生了強烈影響，這些影響部分由STAT3激活介導。重要的是，Fndc4 KO小鼠表現出結腸炎嚴重程度增加，提示Fndc4需要抑制結腸炎的免疫反應。

在包括DSS結腸炎和腎炎在內的幾種炎癥性疾病的小鼠模型中，人IBD和炎癥組織中的Fndc4基因表達隨炎癥而上調，這表明Fndc4可能在炎癥調節中發揮生理作用，可能抵消炎癥（后果）。此外，我們發現TGF-β1上調Fndc4的表達，這可能解釋了炎癥誘導Fndc44表達的原因，以及表達Fndc4的免疫細胞浸潤的增加。Fndc4在許多組織中高度表達，包括肝臟、大腦、心臟、脂肪組織和脾臟，而在巨噬細胞中幾乎不表達。因此，非巨噬細胞細胞可能以旁分泌或內分泌方式向巨噬細胞發出信號。炎癥性疾病中FNDC4蛋白的細胞來源將是后續研究的重要焦點。由于缺乏檢測內源性FNDC4水平的可靠有效抗體，我們無法將內源性蛋白表達數據納入本報告。然而，原位RNA雜交實驗顯示FNDC4在結腸上皮細胞以及淋巴聚集物中的免疫細胞亞群中表達。免疫細胞表達譜進一步支持Fndc4在幾種免疫細胞亞型中的表達，包括中性粒細胞、自然殺傷細胞、樹突狀細胞和T細胞亞型。單核細胞也顯示Fndc4表達。然而，與許多其他肽激素一樣，炎癥期間FNDC4的細胞來源尚未完全闡明。這需要在未來的研究中加以解決。