4月3日，中國科學(xué)院上海營(yíng)養與健康研究所陳雁研究組在國際學(xué)術(shù)期刊American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism?在線(xiàn)發(fā)表了題為“Glycogen synthesis is required for adaptive thermogenesis in beige adipose tissue and affects diet-induced obesity” 的研究論文。該研究發(fā)現，脂肪組織中的糖原合成酶1 (GYS1) 調節脂肪組織糖原水平，并由此調節米色脂肪組織的適應性產(chǎn)熱，從而影響飲食誘導的肥胖。
糖原是葡萄糖殘基的分支聚合物。糖原的代謝包括糖原的合成和降解，主要受激素以及糖原合成酶(GS)和糖原磷酸化酶(GP)兩種關(guān)鍵酶的控制。GS通過(guò)催化α-1-4糖苷鍵的形成，在糖原鏈上添加新的葡萄糖，在糖原合成的最后一步中起著(zhù)關(guān)鍵作用。在哺乳動(dòng)物中，GS有兩種亞型:GYS1和GYS2，分別由Gys1和Gys2基因編碼。Gys2僅在肝臟中發(fā)現，而Gys1在許多不同的組織中表達，如肌肉和脂肪。盡管與肌肉和肝臟相比，脂肪細胞中的糖原水平較低，但近年來(lái)人們開(kāi)始認識到它在調節糖脂代謝協(xié)調中的重要性。脂肪細胞的適應性產(chǎn)熱因其在對抗肥胖方面的潛在應用而成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。當受到冷暴露或兒茶酚胺刺激時(shí)，β3腎上腺素能受體被激活，進(jìn)而導致下游cAMP-PKA信號轉導和UCP1表達激活，從而增加能量消耗。
該研究利用一個(gè)脂肪組織特異性Gys1敲除的小鼠模型，探討了糖原在能量代謝和適應性產(chǎn)熱中的作用。發(fā)現在長(cháng)期的腎上腺素能激活的過(guò)程中，糖原在脂肪組織中積累。Gys1缺乏不影響正常飲食小鼠的代謝和產(chǎn)熱，且不影響小鼠在6小時(shí)急性冷刺激中的耐寒性。然而，在長(cháng)時(shí)間冷刺激或腎上腺素能激活的條件下，Gys1缺失會(huì )抑制米色脂肪組織的適應性產(chǎn)熱，表現為UCP1表達降低，米色脂肪組織的脂質(zhì)積累增加。此外，Gys1缺失加重了飲食性肥胖，并伴有葡萄糖耐受等其他代謝紊亂。值得注意的是，與野生型小鼠相比，Gys1敲除小鼠在喂食高脂飲食后，氧氣消耗和二氧化碳排放都有所減少,這表明脂肪組織中糖原合成的不足，能夠降低小鼠的基礎代謝率，而代謝率的降低可能導致Gys1缺失小鼠體重增加。同樣，Gys1敲除抵消了β3腎上腺素能受體激動(dòng)劑導致的體重降低。上述研究結果進(jìn)一步證實(shí)了糖原合成在米色脂肪適應性產(chǎn)熱及飲食誘導肥胖中的重要作用。
這一研究突出了糖原在肥胖和適應性產(chǎn)熱中的重要性，提示靶向糖原代謝可能是未來(lái)對抗肥胖的一個(gè)潛在策略。
營(yíng)養與健康所陳雁研究員為該論文的通訊作者，博士研究生卓士鉉為該論文的第一作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金委的資助，同時(shí)得到營(yíng)養與健康所所級公共技術(shù)中心分析測試技術(shù)平臺、實(shí)驗動(dòng)物技術(shù)平臺的支持。
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脂肪糖原合成影響米色脂肪適應性產(chǎn)熱和飲食誘導的肥胖
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