耶魯大學發現脂肪細胞“門衛”酶,有望成為肥胖治療的新靶標

在過去的幾十年中,高能量食品的全球供應量急劇增加,與此同時,肥胖率也一直在快速增加。而許多健康問題,如髒病,糖尿病和慢性肝病等都始於肥胖。1月10日,《自然通訊》雜誌上刊登了耶魯大學的一項最新研究,為治療肥胖帶來了新希望。

研究人員在小鼠中發現了一種酶,這種酶就像“門衛”一樣,可以阻止碳水化合物進入脂肪細胞,有望成為治療肥胖的潛在靶標。


耶魯大學發現脂肪細胞“門衛”酶,有望成為肥胖治療的新靶標

論文截圖

研究背景

回望這幾年的數據,全球肥胖問題逐漸嚴重。《柳葉刀》雜誌最近發表的一份報告指出,全球範圍內,近23億兒童和成年人超重,超過1.5億兒童發育遲緩,並警告營養不足和肥胖會影響幾代人。

肥胖與2型糖尿病(T2D)、心血管疾病、肝病、癌症以及骨關節炎、睡眠呼吸暫停、抑鬱等慢性疾病密切相關。肥胖已成為導致發病率和死亡率增加的一個重要因素。

耶魯大學發現脂肪細胞“門衛”酶,有望成為肥胖治療的新靶標

肥胖

肥胖症是一組常見的代謝症群。當人體進食熱量多於消耗熱量時,多餘熱量以脂肪形式儲存於體內,其量超過正常生理需要量,且達一定值時遂演變為肥胖症。

除了整體肥胖,脂肪的位置也影響疾病的發展。有研究表明,內臟脂肪與肥胖相關疾病呈強正相關,而周圍皮下脂肪似乎對代謝綜合徵的發展沒有作用,甚至有保護作用。但目前為止,我們對內臟脂肪和皮下脂肪之間的生物學和遺傳學差異瞭解甚少。對內臟和皮下脂肪差異調節的分子和細胞機制的更好理解,將使我們能夠開發出新穎的方法來有效治療代謝不健康的肥胖症,並促進肥胖相關的疾病的治療。

脂肪組織曾被認為是被動的脂質儲存庫,現在已認識到其具有巨大的可塑性,能夠根據營養的可獲得性調整其大小、表型和代謝功能。這些動態使脂肪組織以脂肪的形式儲存多餘的營養物質,並通過脂肪分解釋放脂肪並提供能量。

儘管人們越來越多地認識到脂肪組織內穩態的重要性及其對全身新陳代謝的貢獻,但仍未清楚脂肪組織內穩態是如何維持的,以及對營養有效性的反應。

創新:找到脂肪細胞的“門衛”

許多人可能沒有意識到,肥胖的人並不比苗條的人擁有更多的脂肪細胞,但肥胖的人的脂肪細胞會變大。隨著更多的碳水化合物進入人體,它們會在這些細胞內積累,導致細胞膨脹。


耶魯大學發現脂肪細胞“門衛”酶,有望成為肥胖治療的新靶標

脂肪細胞的熒光圖像 來源:耶魯大學

上圖:脂肪滴(綠色)圍繞著脂肪細胞核(藍色);脂肪滴被一層薄薄的分子塗層(紅色)覆蓋,紅色分子控制營養物質進入和離開脂肪細胞核。

為了調節這一過程,脂肪細胞被分子圍繞,這些分子的作用是平衡傳入營養與傳出能量的脂質之間的平衡。耶魯大學的研究人員將這些分子描述為旅館的門衛。在健康的個體中,脂肪細胞的進出流量可以達到很好的平衡,既可以提供能量,又可以防止不良脂肪在腹部的過度堆積。

但是在肥胖人群的內臟脂肪細胞中(那些聚集在器官和腹部周圍的脂肪細胞),這些門衛在的工作變得有點鬆懈,在燃燒掉體內的脂質之前,讓太多的碳水化合物進入體內,進而導致腹部內臟脂肪細胞大小的膨脹。

在耶魯大學的新研究中,研究人員成功識別出一種調節這些分子“門衛”的酶。之前的研究認為,O-GlcNAc轉移酶(OGT)與告訴身體何時攝入足夠食物有關。

耶魯團隊通過對小鼠的實驗發現,這些脂肪分子“門衛”的調節者或指揮官是O-GlcNAc轉移酶(OGT)酶。缺乏這種酶的小鼠比較瘦,脂肪細胞的大小顯著減少,並且傾向於先燃燒掉脂質,而不是攝取更多的碳水化合物脂肪。

缺乏這種酶的小鼠要健康得多。這些動物傾向於在吸收更多碳水化合物之前先燃燒掉儲存的脂質,這意味著它們的脂肪細胞較小,因此整體上也較瘦。在另一組小鼠中,進行了相反的測試,研究人員過度表達了OGT.果然,肥胖隨之而來。


耶魯大學發現脂肪細胞“門衛”酶,有望成為肥胖治療的新靶標

脂肪OGT缺失,導致內臟脂肪快速流失

此前,研究小組發現,脂肪細胞中OGT的過度表達還有另一個副作用,它暗示大腦要消耗更多的卡路里,本質上是告訴大腦要吃更多東西。

研究人員表示,這位門衛的指揮官使營養物更容易進入,但脂質卻更難以排出。這使OGT成為藥物治療肥胖極具潛力的靶標。

相關研究成果,以“O-GlcNAc transferase inhibits visceral fat lipolysis and promotes diet-induced obesity”為題,發表在1月10日在《自然通訊》雜誌上。


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