美國賓夕法尼亞大學(xué)糖尿病、肥胖和代謝研究所一個(gè)研究團隊發(fā)現和解釋了棕色脂肪如何在其活動(dòng)中具有時(shí)間生物學(xué)作用的分子基礎。
眾所周知，晝夜節律通過(guò)24小時(shí)內部的時(shí)鐘活動(dòng)來(lái)協(xié)調我們包括能量消耗和脂質(zhì)代謝等大量生命過(guò)程，如激素水平、血壓、睡眠和喚醒周期，甚至像土撥鼠和熊的冬眠時(shí)間，都是由生物鐘控制的。
美國賓夕法尼亞大學(xué)糖尿病、肥胖和代謝研究所一個(gè)研究團隊長(cháng)期致力于探索生物鐘及其與“好”脂肪——棕色脂肪組織的關(guān)系。
近日，該團隊已經(jīng)發(fā)現解釋這種類(lèi)型的脂肪如何在其活動(dòng)中具有時(shí)間生物學(xué)作用的分子基礎。棕色脂肪是一種動(dòng)態(tài)類(lèi)型的組織，通過(guò)一種名為生熱的發(fā)熱過(guò)程提供能量。
在人類(lèi)中，棕色脂肪通常與“瘦”有關(guān)。在小鼠、大鼠和冬眠動(dòng)物中，它通常與生存有關(guān)。
近日，該研究團隊對暴露在異常低溫下數日的小鼠棕色脂肪組織（BAT）的晝夜節律性進(jìn)行了研究。研究結果近日已發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊（PNAS）》上。
該研究負責人、肥胖癥、糖尿病和代謝醫學(xué)系Marine Adlanmerinia博士說(shuō)：“對寒冷環(huán)境做出反應的體溫調節是由產(chǎn)熱的棕色脂肪組織控制的，尤其是在嚙齒動(dòng)物中，盡管人類(lèi)擁有功能性棕色脂肪細胞的事實(shí)越來(lái)越清楚。”
在人類(lèi)和其他哺乳動(dòng)物中，除了BAT外，另一種是白色脂肪組織（WAT），在人類(lèi)中，這是一種與大腹便便或臀部肥大相關(guān)的脂肪，它加劇了全球肥胖癥的流行。另一方面，BAT在人類(lèi)中并不像在其他物種中那樣常見(jiàn)，而且還會(huì )隨著(zhù)年齡的增長(cháng)而減少。
與成人相比，嬰兒的BAT分布較高，他們在感覺(jué)冷時(shí)不會(huì )發(fā)抖，因為從棕色脂肪中產(chǎn)生的熱量可以保持溫暖。而成年人凍得瑟瑟發(fā)抖時(shí)，正是在積極地生熱以增加身體的熱量。
在人類(lèi)中，BAT通常存在于頸背部并且保護著(zhù)重要器官，例如腎 臟。雖然成年人的BAT分布比嬰兒少，但胖人比瘦人的BAT更少。有研究稱(chēng)，人的一生中，脂肪細胞有三次瘋長(cháng)機會(huì )，分別是孕晚期、出生后1年以及青春期。在這三段瘋漲期，只要提供足夠的能量，脂肪細胞就會(huì )不斷分裂呈指數級增長(cháng)。相比之下，多年來(lái)的一系列研究表明，擁有充足BAT儲備的小鼠可以避免肥胖。
在賓夕法尼亞大學(xué)的這項研究中，小鼠被置于4攝氏度以下環(huán)境中，并持續一周。該研究團隊展示了棕色脂肪組織中晝夜節律驅動(dòng)的脂肪合成如何維持小鼠的健康體溫。
Adlanmerinia及其同事還發(fā)現了控制新生脂肪生成的基因，棕色脂肪的形成在實(shí)驗過(guò)程中被重新觸發(fā)，以保護動(dòng)物免受慢性寒冷的侵襲。科學(xué)家們觀(guān)察到了生熱BAT中的高振幅晝夜節律。
該團隊在論文中寫(xiě)道：“慢性寒冷暴露會(huì )導致棕色脂肪組織中新的晝夜節律產(chǎn)生，并控制從頭脂肪生成（DNL）。這些循環(huán)變化是由冷誘導的轉錄因子SREBP1c節律引起的。我們的研究結果證明了BAT中脂質(zhì)代謝的晝夜節律可塑性以及脂肪酸合成對于長(cháng)期維持生熱的需求，并提出了增加能量消耗以對抗代謝疾病的策略。”
BAT與白色脂肪的不同，不僅因為它對低溫有反應，而且它也充滿(mǎn)了線(xiàn)粒體，這是細胞的能量工廠(chǎng)。豆形線(xiàn)粒體細胞有兩個(gè)膜，在第二個(gè)膜中也有高濃度的熱生成素——一種產(chǎn)生熱量的蛋白質(zhì)。
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