哥伦比亚大学医学中心的研究人员已经弄明白了如何使只具备储存能量作用的白色脂肪获得一些像褐色脂肪一样释放能量的能力。这项基于鼠及人脂肪组织的研究,或许可以启示一种新的肥胖病和Ⅱ型糖尿病的治疗方法。
人类身体内有两种不同的脂肪形式:一种是只具备储存多余能量的白色脂肪,另一种是可以高效将储存的能量转变为热量释放出去的褐色脂肪。新生儿体内含有较高的褐色脂肪比例,以帮助释放热量抵御外界寒冷环境。但是成人体内,褐色脂肪含量极低,以白色脂肪储存能量为主。
该项目负责人Domenico Accili教授说到“将白色脂肪变成褐色脂肪是一种吸引人的阻断肥胖流行的治疗方法,但是它目前很难以一种安全有效的方式进行。”
现在发现一类叫作thiazolidazines(TZDs,二酮类化合物)的药物能够增加身体对胰岛素的敏感性,从而可使白色脂肪“褐色化”。然而,TZDs也很多副作用,包括肝毒性、骨质疏松和体重增加,而这些限制了这些药物的使用。研究人员已知TZDs通过激活一种被称作过氧化物酶体增殖物激活受体-γ(peroxisome proliferator-activated receptor–gamma, ppar-gamma)的细胞受体来促进白色脂肪褐色化,但是它的详细机制仍不清楚。为了了解更多信息,Accili博士和他的同事们研究了一组被称作sirtuin的去乙酰化酶,其中sirtuin被认为影响包括代谢在内的多种生物过程。
在此之前,研究人员已在小鼠体内证实当sirtuin活性增加时,细胞内代谢代谢活性也增加。在当前的研究中,他们发现sirtuin通过促进白色脂肪褐色化而提高代谢活性。论文第一作者Li Qiang博士说,当他们寻求鉴定出sirtuin如何促进白色脂肪褐色化时,他们观察到sirtuin的影响和TZDs的影响存在很多相似性。
sirtuin通过剪断乙酰基和蛋白之间的化学键而发挥作用。因此,下一个问题就是sirtuin是否能够移除ppar-gamma的乙酰基,而这项研究确实证明了这一点。
为了证实ppar-gamma的去乙酰化在白色脂肪褐色化中是否发挥着至关重要的作用,研究人员构建出ppar-gamma的突变体以便模拟sirtuin的作用。这种突变促进白色脂肪产生类似褐色脂肪的属性。
Accili博士说,他们的发现有两种重要的影响:首先,它们提示着如果人们能够找到一种方法来调控TZDs活性的话,那么TZDs可能并不是如此不好;其次,利用sirtuin拮抗剂来它们的活性,也就是利用药物来提高sirtuin活性。他继续说,事实是使用sirtuin拮抗剂时一种更加好的方法,但是这项研究第一次发现一种提高sirtuin活性的生物标记物:ppar-gamma去乙酰化,也就是说让ppar-gamma去乙酰化的任何物质应当能够促进白色脂肪褐色化,因而产生有益的代谢效应。
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白色脂肪组织与褐色脂肪组织两者无论是在体内的分布、形态和功能方面都存在着明显差异。
首先从量的方面来看,体内白色脂肪组织的量明显高于褐色脂肪组织。白色脂肪组织广泛分布在体内皮下组织和内脏周围,主要功能是将体内过剩的能量以中性脂肪的形式储存起来,以供机体在需要的时候使用,是体内脂肪的主要储存形式。褐色脂肪组织是近年才被人们发现的一种脂肪组织,它主要分布在人体的肩胛骨间、颈背部、腋窝、纵隔及肾脏周围。
体内褐色脂肪量在人的生长发育过程中是在不断发生变化的,婴幼儿期所占比例较高,随着年龄的增长,体内褐色脂肪量逐渐减少。成年人体内褐色脂肪的重量一般都低于体重的2%。褐色脂肪组织的外观呈褐色,细胞内含有大量的脂肪小滴及高浓度的线粒体,细胞间含有丰富的毛细血管和大量的交感神经纤维末梢,组成了一个完整的产热系统。
目前认为,褐色脂肪组织的功能类似一个“产热器”,它主要通过细胞内脂肪酸的非耦联氧化磷酸化分解产热,当机体进食或遇寒冷刺激时大量产热。目前对褐色脂肪组织在肥胖发生过程中所起的作用和功能尚不清楚。
Brown Remodeling of White Adipose Tissue by SirT1-Dependent Deacetylation of Pparγ.
Li Qiang, Liheng Wang, Ning Kon, Wenhui Zhao, Sangkyu Lee, Yiying Zhang, Michael Rosenbaum, Yingming Zhao, Wei Gu, Stephen R. Farmer, Domenico Accili.
Brown adipose tissue (BAT) can disperse stored energy as heat. Promoting BAT-like features in white adipose (WAT) is an attractive, if elusive, therapeutic approach to staunch the current obesity epidemic. Here we report that gain of function of the NAD-dependent deacetylase SirT1 or loss of function of its endogenous inhibitor Deleted in breast cancer-1 (Dbc1) promote “browning” of WAT by deacetylating peroxisome proliferator-activated receptor (Ppar)-γ on Lys268 and Lys293. SirT1-dependent deacetylation of Lys268 and Lys293 is required to recruit the BAT program coactivator Prdm16 to Pparγ, leading to selective induction of BAT genes and repression of visceral WAT genes associated with insulin resistance.
文献链接:Brown Remodeling of White Adipose Tissue by SirT1-Dependent Deacetylation of Pparγ