Irisin——阻止肥胖和相關2型糖尿病的新星
在鍛煉中,肌細胞能增加一種名為FNDC5的蛋白質的產量,而這種蛋白質的一個片段——鳶尾素——會被剪切下,并釋放到血流中。它會驅動褐色脂肪細胞的形成,從而抵御糖尿病和肥胖等疾病。
當研究FNDC5在肌肉中的作用時,美國哈佛大學醫學院細胞生物學家Bruce Spiegelman偶然發現了一些令人吃驚的結論:小鼠體內不會產生一種所謂的FNDC5助激活劑PGC-1α。其他研究則顯示,FNDC5和PGC-1α并非只存在于肌肉中,也存在于大腦中。而且這兩者在神經發育方面可能都起到一定作用。
Spiegelman及其同事懷疑,FNDC5是運動為大腦帶來益處的原因,尤其是,它能夠提升腦源性神經營養因子(BDNF)的水平,BDNF對于維持神經元健康和生長十分重要。而這些功能對延緩阿爾茨海默氏癥和帕金森氏癥等神經疾病至關重要。
而鍛煉和BDNF之間的聯系得到了廣泛認可。 為了弄清相關機理,Spiegelman研究小組進行了一系列小鼠實驗。首先他們讓小鼠進行了30天的耐力訓練。他們并沒有強迫受試者,因為跑動是老鼠的覓食天性。但是,科學家讓部分小鼠進行了轉輪跑動訓練。
轉輪訓練組的小鼠與對照組小鼠相比,除了身體上的差異外,跑動者大腦海馬中的FNDC5更多。該研究小組還證實,PGC-1α水平的提高,能增加FNDC5的數量。
山東大學齊魯醫院研究中心與美國科學家近日實驗證實表明,肥胖是世界上最常見的代謝紊亂。當能量的攝入超過能量消耗的主要過量的脂肪組織 ,其特征在于肥胖的發展。肥胖者高風險的2型糖尿病(T2DM )發病率高。
增加能量消耗已經成為一個潛在的和有吸引力的戰略,以防止肥胖 。雖然監管機構的能源開支尚不完全清楚,脂肪細胞在調節能量平衡和養分通量,在脊椎動物中發揮核心作用。
兩種不同類型的脂肪組織中,包括白色脂肪組織( WAT )和棕色脂肪組織(BAT )已被廣泛研究。白色脂肪細胞儲存能量(例如甘油三酸酯) ,而棕色脂肪細胞消耗能量 。許多研究表明BAT活動的變化,可以深刻影響適應性產熱和葡萄糖穩定態 。
棕色脂肪的產熱能力主要是由線粒體的解偶聯蛋白 UCP - 1 解開,從能源生產和從食物中獲得的潛在能量以熱的釋放導致電子傳遞鏈的存在下介導的。 UCP - 1的表達是受一些轉錄因子,其中包括過氧化物酶體增殖物激活受體γ ( PPAR - γ )共激活因子- α ( PGC -1α ) ,可以引起由冷暴露或β-腎上腺素能信號(9) 。
在一些鼠模型中,出現褐變WAT倉庫是預防飲食引起的代謝障礙,包括肥胖病和糖尿病 。Irisin ,由骨骼肌分泌和增加運動,是一個小的多肽。
哺乳動物體內的脂肪積累,影響鏈接的褐色脂肪細胞的數量和活性抵抗能力。在某些情況下,某些白色脂肪組織( WAT )倉庫可隨時轉換到“棕像”狀態,這是與減肥有關的。 Irisin ,一種新發現的激素,通過分泌進入流通領域,并促進骨骼肌WAT “褐變”未知的機制。
在目前的研究中,我們證實在小鼠重組irisin降低體重和改善葡萄糖穩態。我們進一步表明irisin上調UCP -1 (棕色脂肪的產熱能力的一種調節)的表達。這種效果可能是由irisin誘導p38蛋白和磷酸化ERK信號通路介導的。
SB203580和ERK抑制p38 MAPK的U0126廢除UCP - 1的上調作用irisin 。此外,也促進了irisin表達betatrophin ,另一種新發現的激素,它能促進胰島β細胞增殖和提高糖耐量。總之,我們的數據表明, irisin通過刺激WAT褐變,通過p38 MAPK和ERK通路的特異性基因表達,可能會阻止肥胖和相關的2型糖尿病。
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