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2018
05-02

消耗卡路里的新途径


如果你可以欺骗你的身体,认为你在跑步机上跑步 - 并在快速剪辑中燃烧卡路里 - 而只是走在街上?改变我们的能量消耗的速度还远未来,但在老鼠的工作探索如何这可能发生。两个科学家小组建议,激活脂肪中的免疫细胞可以将组织从一种储存能量的脂肪转化为一种燃烧脂肪的组织,为肥胖和糖尿病开辟潜在的新疗法。

人类有两种类型的脂肪:白色脂肪组织(成人中几乎所有的脂肪)和棕色脂肪组织,棕色脂肪组织在婴儿中发现,但随着年龄的增长而消失。棕色脂肪可以抵御寒冷(这在动物中也常见),研究人员发现暴露于寒冷的小鼠表现出一些白色脂肪暂时“褐变”。在对人进行初步研究时也发现了同样的效果,其中褐变(产生称为米色脂肪的组织)有助于产生热量并燃烧卡路里。但加州大学旧金山分校的生理学家Ajay Chawla说,寒冷是“我们所知道的唯一可以增加米色脂肪团或棕色脂肪团的刺激物”。他想更好地理解组织中这种变化是多么的寒冷,以及是否有办法模仿感冒并诱发褐变。

几年前,Chawla的研究小组报告说,冷暴露激活了白色脂肪组织中一种免疫细胞巨噬细胞。为了进一步解释发生的事情,Chawla,他的博士后Yifu Qiu和他们的同事们使用了缺乏白细胞介素-4(IL-4)和白细胞介素-13这些有助于激活巨噬细胞的蛋白质的小鼠。当他们将这些老鼠暴露在寒冷的环境中时,这些动物发育出的褐色脂肪细胞比正常动物少得多,这表明巨噬细胞是白色脂肪变褐的关键。

但是,在温和的条件下饲养IL-4给健康的老鼠,会产生更多的米色脂肪?这是一个很大的问题,Chawla的小组发现答案是肯定的。生活在舒适的30°C的动物接受IL-4。帮助身体产生热量的蛋白质水平,用米色脂肪表示,高达15倍,动物的能量消耗增加15%至20%,就像坐在寒冷的笼子里一样。

在哈佛医学院的波士顿Dana-Farber癌症研究所,全国各地的细胞生物学家和生物化学家Bruce Spiegelman及其前博士后Rajesh Rao都独立探测了小鼠脂肪的褐变。 Spiegelman的研究小组以前发现,当肌肉中产生一种名为PGC-1的蛋白质时,它促使脂肪组织变棕。他希望找到缺失的环节,无论PGC-1如何触发,反过来直接影响了脂肪。 Spiegelman的研究小组分析了当PGC-1在肌肉中表达时在脂肪中开启的基因和蛋白质,他们看到一个基因突出。

这个基因产生了一种叫做类似陨星的激素,或者Metrnl,这种激素在运动后以及在寒冷的环境下也会在肌肉中产生。科学家们发现,它还能使小白鼠脂肪变褐。给予基因疗法的小鼠促进Metrnl的产生具有更好的葡萄糖耐量,表明具有抗糖尿病作用,并且失去了少量体重。与旧金山团队的工作一致,Metrnl增加了某些类型巨噬细胞的数量和脂肪组织中IL-4的数量。给小鼠一种中和Metrnl的抗体使他们对感冒有缺陷反应;他们未能激活褐变脂肪所需的巨噬细胞基因。 “Spiegelman谈到了他和Chawla的工作,他们今天在 Cell 上发表了这样的看法。

宾夕法尼亚大学分子代谢专家Patrick Seale说:“这种基本上诱导这些褐色或米色脂肪细胞的机制......以前没有被认识到。 “Metrnl,Seale指出,”以前没有描述过,只是给予动物这一种蛋白质能够诱导这种“非常令人兴奋”的褐变反应。这反过来又为治疗肥胖和糖尿病开辟了一些有趣的可能性,如给予像Metrnl这样的疗法,如果结果是安全和有效的,那么可以产生棕色的白色脂肪。

“这个想法可以在药理学上控制一个人的能量 “通过褐变他们的白色脂肪,”这项研究肯定是一个有吸引力的想法,它是对肥胖症的不同思考方式,“研究UC洛杉矶分子代谢的Peter Tontonoz说道。这个过程如何在人们身上运作仍然是未知的。但科学家们正在考虑未来。例如,Spiegelman共同创办了一家公司Ember Therapeutics,试图将这项工作商业化。