治疗肥胖与糖尿病新思路:激活“好”脂肪

2011-10-01 07:30 · fiona

科学家们发现了两条分子途径,有助于开发治疗肥胖和糖尿病药物。

Aaron Cypess博士与Yu-Hua Tseng博士。他们发现了两条与棕脂肪生长相关的重要分子途径。

佳斯林糖尿病中心的研究者们首次鉴定出了两条分子路径,其对于激活身体中的一种“好”脂肪非常关键。该发现在应对肥胖和糖尿病中可起到非常重要的作用。

称为棕脂肪的脂肪实际上是燃烧能量,而白脂肪通常是存储能量。

该研究发表在《Endocrinology》的10月刊上,目的是了解更多有关使棕脂肪生长的方法。该研究鉴定的两条分子路径导致了一种阻断棕脂肪生长的necdin蛋白质。

根据这一信息,研究者们可以寻找修改这些途径中的步骤的方式,要么是激发另外一种能关闭necdin蛋白的CREB蛋白,要么阻断一个叫做FoxO1的蛋白质,该蛋白质位于激发necdin蛋白的第二条路径。该研究首次证实,该两种蛋白质(CREB和FoxO1)可直接结合至necdin基因。

“这是一个非常重要的难题,”文章的作者、佳斯林中心的副研究员Aaron Cypess博士说道,“这提供了新的机会。关键是我们必须了解如何使这些棕脂肪细胞声场。很多信息不足,我们填补了一些重要信息。”

根据此前包含一份2005年的论文的研究,有证据表明这两条途径对于棕脂肪生长进程很重要。这份2005年的论文的作者是曾玉华(Yu-Hua Tseng)博士,她是佳斯林中心的研究员,也是这篇文章的主要作者。

在该研究中,研究者们对来自小鼠棕脂肪的不同细胞系进行了体外实验。“我们使用不同的药物来激发或阻断我们认为很重要的信号途径,”Cyress博士说。“结果我们坚定了这两条途径。我们发现了细胞上发生的现象的来龙去脉。”

导致necdin的路径以胰岛素细胞起始,在形成CREB之前经过Ras和ERK1/2蛋白。第二条途径也是以胰岛素起始并在形成FoxO1之前经过P13-K及Akt蛋白。

“两条途径均能达到目的,”Cypess博士说。

“有了这些关于形成(棕脂肪组织)的详情,就可以更专注于开发治疗方法,使用棕脂肪作为肥胖和糖尿病治疗手段,”文章总结说。

一种疗法就是在实验室培养棕脂肪并将其植入至有需要的人的体内。另外一种就是开发药物,刺激棕脂肪的生长。这是Cypess博士和曾博士有关棕脂肪的一系列研究的最新成果。在7月份,cypess博士和他的团队证实棕脂肪可以在接近一半的小孩的成像研究中看到,并且在那些瘦弱者中最为活跃。根据这项研究,小孩的脂肪的量也会一直增加直到青春期,然后开始下降。该结果发表在《Pediatrics》杂志上。

2009年,Cypess博士和他的团队在《New England Journal of Medicine》上首次证明在成年人中棕脂肪具有代谢活性。此前,棕脂肪被认为只在婴儿和小孩中存在。2009年的这项研究发现,在所有成年人中只有5.4%的人的棕脂肪在正常生活水平下是激活的,女人的水平要高些。曾博士及其同事在2008年发表在《Nature》的研究发现,一种叫做BMP7的蛋白质能够诱导棕脂肪的形成。曾博士团队在2011年的另外一项更近的研究在小鼠中鉴定出了前体细胞,其可以被BMP7和其他的诱导物触发而转变形成棕脂肪。

关于在2009年的成像研究中,检测到棕脂肪的人的比例很低,曾博士说具有棕脂肪的人的比例可能会更高——可能是每个人——但是在该研究中无法进行检测,因为扫描仪不够灵敏,或有在多数人中其可能未被激活。

两者都可能,她说她认为棕脂肪的研究是“积极重要”的课题,因为有可能为治疗肥胖流行病提供潜在的治疗方法。

“棕脂肪燃烧能量,”她说,“它是特别的组织。这些研究为治疗肥胖及相关疾病开创了一条新的道路。该研究将帮助我们加深对棕脂肪形成的理解并在将来与其他我们已经理解的信息结合而用于开发用于肥胖的药物或治疗方法。不过我们还需要理解更多。”

生物探索推荐英文论文摘要:

Insulin/IGF-I Regulation of Necdin and Brown Adipocyte Differentiation Via CREB- and FoxO1-Associated Pathways

Brown adipose tissue plays an important role in obesity, insulin resistance, and diabetes. We have previously shown that the transition from brown preadipocytes to mature adipocytes is mediated in part by insulin receptor substrate (IRS)-1 and the cell cycle regulator protein necdin. In this study, we used pharmacological inhibitors and adenoviral dominant negative constructs to demonstrate that this transition involves IRS-1 activation of Ras and ERK1/2, resulting in phosphorylation of cAMP response element-binding protein (CREB) and suppression of necdin expression. This signaling did not include an elevation of intracellular calcium. A constitutively active form of CREB expressed in IRS-1 knockout cells decreased necdin promoter activity, necdin mRNA, and necdin protein levels, leading to a partial restoration of differentiation. By contrast, forkhead box protein (Fox)O1, which is regulated by the phosphoinositide 3 kinase-Akt pathway, increased necdin promoter activity. Based on reporter gene assays using truncations of the necdin promoter and chromatin immunoprecipitation studies, we demonstrated that CREB and FoxO1 are recruited to the necdin promoter, likely interacting with specific consensus sequences in the proximal region. Based on these results, we propose that insulin/IGF-I act through IRS-1 phosphorylation to stimulate differentiation of brown preadipocytes via two complementary pathways: 1) the Ras-ERK1/2 pathway to activate CREB and 2) the phosphoinositide 3 kinase-Akt pathway to deactivate FoxO1. These two pathways combine to decrease necdin levels and permit the clonal expansion and coordinated gene expression necessary to complete brown adipocyte differentiation.

关键词: