1. 引言

FGF21（Fibroblast Growth Factor 21）是一种内分泌因子，在代谢调控、能量平衡、胰岛素敏感性和抗衰老等方面发挥重要作用。FGF21通过与其受体复合物（包括FGFR1c和β-Klotho）相互作用，激活多种下游信号通路，调控细胞的生理功能。本文将分析和研究FGF21的信号传导通路及其在代谢调控中的关键作用。

2. FGF21信号传导的关键受体与分子

2.1 FGF21受体复合物

FGFR1c（成纤维细胞生长因子受体1c）：FGFR1c是FGF21的主要受体之一，FGF21通过与FGFR1c结合启动信号传导。FGFR1c的激活需要β-Klotho的辅助。

目录号 PA1000-1113

β-Klotho：β-Klotho是一种辅助受体，与FGFR1c共同形成FGF21的受体复合物，增强FGF21与FGFR1c的结合效率，促进信号的传递。

2.2 主要信号通路

MAPK/ERK通路：FGF21通过激活MAPK/ERK通路，调控细胞增殖、分化和代谢。ERK1/2的磷酸化是该通路的一个重要标志。

PI3K/Akt通路：FGF21激活PI3K/Akt通路，调控葡萄糖代谢、胰岛素敏感性和细胞存活。Akt的磷酸化水平常用于评估该通路的活性。

AMPK通路：FGF21通过激活AMPK通路，促进脂肪酸氧化和线粒体功能，调控能量平衡。p-AMPK的水平是检测该通路活性的关键指标。

3. FGF21信号传导研究的实验方法

3.1 受体结合与激活实验

受体结合实验：使用放射性标记或荧光标记的FGF21，检测其与细胞表面受体（FGFR1c/β-Klotho）的结合能力。通过免疫沉淀或表面等离子共振（SPR）技术分析FGF21与受体的结合亲和力。

受体激活实验：在细胞系中过表达或敲低FGFR1c或β-Klotho，通过Western Blot检测受体磷酸化状态，分析FGF21诱导的受体激活。

3.2 下游信号通路的激活与分析

Western Blot检测：通过Western Blot检测FGF21处理后，MAPK/ERK、PI3K/Akt、AMPK等信号通路中的关键分子（如p-ERK、p-Akt、p-AMPK）的磷酸化水平，评估信号通路的活性。

荧光素酶报告基因实验：构建包含ERK、Akt或AMPK响应元件的荧光素酶报告基因系统，转染细胞后处理FGF21，测量荧光素酶活性，以量化FGF21对特定信号通路的激活程度。

3.3 FGF21在代谢调控中的功能研究

葡萄糖摄取实验：在脂肪细胞或肌肉细胞中，使用2-NBDG或[^3H]-葡萄糖检测FGF21对葡萄糖摄取的影响，分析PI3K/Akt通路的活性。

脂质代谢分析：通过测量脂肪细胞中甘油三酯的积累和脂肪酸的氧化水平，评估FGF21通过AMPK通路调控脂质代谢的功能。

3.4 基因敲除与过表达研究

基因敲除模型：利用CRISPR-Cas9技术敲除小鼠或细胞中的FGFR1c或β-Klotho基因，观察FGF21信号传导的变化，分析这些受体在FGF21作用中的必需性。

基因过表达研究：在细胞中过表达FGF21受体复合物，通过Western Blot和免疫荧光技术，分析过表达对信号通路激活的影响。

4. 结果与讨论

受体激活与信号传导：通过受体结合与激活实验，确认FGF21与FGFR1c/β-Klotho复合物的相互作用，并解析FGF21引发的下游信号通路激活机制。

下游信号通路的调控作用：通过多种实验技术，系统分析FGF21在MAPK/ERK、PI3K/Akt、AMPK等信号通路中的调控作用，阐明其在代谢调控中的具体功能。

代谢功能的解析：结合基因敲除与过表达模型，深入探讨FGF21在葡萄糖和脂质代谢中的作用，并揭示其潜在的分子机制。

5. 结论

FGF21通过与其受体复合物FGFR1c和β-Klotho相互作用，激活多条信号通路，广泛调控细胞代谢功能。通过对FGF21信号传导通路的系统研究，能够深入理解其在代谢调控中的关键作用，为开发针对代谢性疾病的治疗策略提供理论基础。