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Cell:褐色脂肪组织中枢调节机制为肥胖症和相关疾病治疗提供新策略

2016-4-26 10:57| 发布者: 杏林使者| 查看: 907| 评论: 0

简介:肥胖是二型糖尿病、心血管疾病、高血压、神经性疾病和癌症的一个主要风险因子,已经成为日益严重的全球性问题。耶鲁大学医学院华人学者杨晓勇博士等研究发现,大脑下丘脑内存在一个影响进食的细胞控制过程,决定着白 ...

耶鲁大学医学院华人学者杨晓勇博士等研究发现,大脑下丘脑内存在一个影响进食的细胞控制过程,决定着白色脂肪向棕色脂肪的转化。人体消耗多少能量,减掉多少重量都取决于该过程。相关论文发表在十月九日的Cell杂志上,文章的通讯作者是杨晓勇副教授和Tamas Horvath教授。


杨晓勇博士

杨晓勇博士毕业于南开大学,在北京大学获硕士学位后,于伯明翰阿拉巴马大学师从Jeffrey Kudlow教授并获博士学位。杨博士曾在《细胞》、《自然》、Genes & Development和PNAS 等著名杂志上发表多篇重量级文章,多次在国际会议和学术机构大会发言。O-GlcNAc转移酶细胞信号调节方式是杨晓勇博士关注的重点,最新研究是这一方向的一个体现。

肥胖是二型糖尿病、心血管疾病、高血压、神经性疾病和癌症的一个主要风险因子,已经成为日益严重的全球性问题。当能量摄取超过能量消耗时,人们就会超重和肥胖。多余热量被储存在脂肪组织中,包括白色脂肪和棕色脂肪。白色脂肪主要以甘油三酯的形式储存能量,棕色脂肪则主要是消耗热量。

体内棕色脂肪越多,能减掉的重量也就越多,身体相对更健康。曾有研究显示,白色脂肪能够向棕色脂肪转变,最新这一研究正是为了阐述这一转变的细胞和分子过程。耶鲁大学这项研究表明,大脑中控制饥饿和食欲的神经元,就是控制调节这一过程的中枢,并将控制的分子过程进行的深入研究。

研究发现,小鼠大脑能控制色脂肪能够向棕色脂肪转变,能够帮助高脂饮食的小鼠避免肥胖。下丘脑AgRP神经元是调节这一过程的重要细胞,钾离子通道开放可促进O-GlcNAc转移酶活性,是大脑控制脂肪燃烧的开关。

该研究涉及下丘脑AgRP神经元、饥饿素和O-GlcNAc转移酶等多个重要学术概念。AgRP神经元是利用这种细胞内特殊蛋白质命名,就是南美豚鼠相关蛋白(agouti-related protein, AgRP)。下丘脑AgRP神经元是摄食和代谢中心,下丘脑室旁核起了必不可少的作用。AgRP神经元是利用这种细胞内特殊蛋白质命名,就是南美豚鼠相关蛋白(agouti-related protein, AgRP)。

曾有研究发现,AgRP神经元可以通过兴奋性神经递质激活,也可以通过如饥饿素(Ghrelin)受体的Gq蛋白偶联的信号通路活化,促进AgRP神经元释放GABA和NPY,作用于室旁核的神经元,促进动物快速进食。最新研究是把饥饿信号如何控制中枢神经细胞进而调节脂肪细胞棕色化机制的深入研究。

饥饿素Ghrelin饥饿素是一个含有28个氨基酸由饥饿刺激产生的多肽,是第一个也是唯一发现的一个循环饥饿激素,或叫食欲增强激素。主要由大小肠产生,也可以在肺、胰岛细胞、性腺、肾上腺皮质、胎盘、肾脏和大脑分泌。饥饿素受体在多种组织中表达,包括脑垂体、胃、肠、胰腺、胸腺、性腺、甲状腺、心脏。饥饿素分泌位置和受体分布的多样性暗示饥饿素有广泛多样的生物学功能。

O-GlcNAc转移酶是一种哺乳动物必需的酶,能将单个N-乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc)以β-构型O-糖苷键形式连接到蛋白质丝氨酸和苏氨酸羟基上。O-GlcNAc转移酶催化的蛋白质糖基化修饰和蛋白磷酸化类似,这一过程在细胞质和细胞核中广泛地存在, 这种蛋白翻译后修饰对细胞内许多信号通路具有调节作用,并参与多种疾病的发生和发展过程。

杨晓勇博士说“研究显示,白色脂肪棕色化受大脑控制,是个动态生理过程,研究表明,大脑促使行为学改变影响脂肪的燃烧速度。在漫长进化过程中,饥饿和寒冷是哺乳动物生活史中两个重要变量。在白色脂肪棕色化的神经控制中,食物匮乏的影响高于寒冷。为维持机体的能量平衡。机体通过这个调控系统减少饥饿时产热,这可能有着重要进化意义。另外,调节大脑与脂肪的这种关联,有望成为治疗肥胖症和相关疾病的新策略。”

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