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最新科研成果——代謝綜合征機(jī)制新思路

摘要:在碳水化合物代謝方面,接受普通飲食或HCD時,相比野生型小鼠,L2AKO小鼠C肽和胰島素釋放更多,胰高血糖素釋放異常。HCD模式下,LAMP-2A基因敲除可引起糖耐量異常和胰島素抵抗,從而導(dǎo)致血糖水平升高。

過去一年,關(guān)于代謝綜合征新機(jī)制的研究取得了輝煌成果。2017年6月10日,第77屆ADA年會上,來自美國的JulioMadrigal-Matute博士和ChristianM.Metallo博士分別就選擇性自噬在機(jī)體防御代謝綜合征中的作用,以及支鏈氨基酸和代謝綜合征之間的關(guān)系作了精彩報告。

分子伴侶介導(dǎo)的自噬(CMA)活性降低引起機(jī)體代謝綜合征

此前的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn),CMA活性降低會引起碳水化合物和脂代謝的顯著變化,導(dǎo)致血糖水平升高,脂質(zhì)生成增加。那么,隨著年齡增長CMA活性降低是導(dǎo)致代謝綜合征的原因之一嗎?

研究人員通過敲除小鼠肝臟特異性LAMP-2A(CMA途徑中的關(guān)鍵限速蛋白)基因,來探索肝臟CMA的生理功能及CMA缺陷導(dǎo)致的結(jié)果。研究發(fā)現(xiàn),在脂代謝方面,高碳水化合物飲食(HCD)下,與野生型小鼠相比,LAMP-2A基因敲除小鼠(L2AKO小鼠)體重和總脂肪含量顯著增加。HCD促進(jìn)L2AKO小鼠棕色脂肪組織向白色脂肪組織轉(zhuǎn)化,造成肝臟脂肪沉積,增加循環(huán)脂質(zhì)沉積,促進(jìn)了脂肪肝的發(fā)生。

HCD下L2AKO小鼠和野生型小鼠

的體重和總脂肪含量

在碳水化合物代謝方面,接受普通飲食或HCD時,相比野生型小鼠,L2AKO小鼠C肽和胰島素釋放更多,胰高血糖素釋放異常。HCD模式下,LAMP-2A基因敲除可引起糖耐量異常和胰島素抵抗,從而導(dǎo)致血糖水平升高。

HCD下L2AKO小鼠和野生型小鼠

的胰島素和血糖水平

總的來說,系統(tǒng)性CMA活性降低會導(dǎo)致體重增加、肥胖、肝臟脂肪沉積、循環(huán)脂質(zhì)增加和對脂質(zhì)的食用偏好以及血糖升高。

支鏈氨基酸(BCAAs)含量與飲食中脂質(zhì)含量、HbA1c和胰島素水平負(fù)相關(guān)

脂肪組織“從頭合成”(DNL)主要發(fā)生在動物肝臟和脂肪組織,脂肪組織DNL增加可以提高糖耐量與胰島素敏感性,這對代謝來說可能是有利的。那么,脂肪組織DNL在代謝疾病中的作用是什么?脂肪酸在脂肪細(xì)胞中如何合成?

我們已經(jīng)知道,BCAAs是已分化脂肪組織中乙酰輔酶A(AcCoA)代謝和體內(nèi)三羧酸(TCA)代謝的主要組成部分。BCAAs代謝可從多方面影響組織生物學(xué),如2型糖尿病患者的BCAAs代謝失調(diào),BCAAs及其分解產(chǎn)物水平升高;飲食攝入纈氨酸(BCAAs的一種)可影響造血作用等。BCAAs可在脂肪細(xì)胞中轉(zhuǎn)化為單甲基支鏈脂肪酸,哺乳動物脂肪細(xì)胞可產(chǎn)生兩種脂肪酸:直鏈脂肪酸(SCFAs)和支鏈脂肪酸(BCFAs),BCFAs富集于脂肪和其他組織中,在大腦中含量較低。

研究發(fā)現(xiàn),長期空腹?fàn)顟B(tài)下,SCFAs不發(fā)生明顯改變,但血漿BCFAs水平升高,這可能是由于脂肪分解和蛋白質(zhì)分解代謝增加。此外,脂肪組織內(nèi)BCFAs含量與飲食有關(guān),一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中,將C57/BL6小鼠隨機(jī)分為低脂飲食組(脂質(zhì)占總熱量10%,LFD)或高脂飲食組(脂質(zhì)占總熱量45%,HFD),12周后發(fā)現(xiàn),HFD組小鼠的肝臟和白色脂肪組織內(nèi),SCFAs含量不變或升高,而BCFAS的相對含量明顯下降。分析發(fā)現(xiàn),飲食誘導(dǎo)的肥胖可抑制DNL,減少BCAAs代謝,導(dǎo)致BCFA合成受損。

HFD和LFD下腎臟及腹股溝白色脂肪組織中的相對DNL量

那么,BCFAs水平與人類疾病相關(guān)嗎?研究發(fā)現(xiàn),BCFAs與人體HbA1c和胰島素水平呈顯著負(fù)相關(guān)。

BCFAs與HbA1c和胰島素水平的相關(guān)度結(jié)果

BCFAs是內(nèi)源性代謝物質(zhì),它與線粒體BCAAs分解、脂肪合成、微生物組和飲食/疾病存在聯(lián)系,其前體BCAAs的代謝受到許多生物學(xué)環(huán)境影響(如T2DM,癌癥等)。飲食誘導(dǎo)的肥胖可抑制DNL,減少BCAAs代謝,從而導(dǎo)致BCFA合成受損。同時,BCFAs水平與人體HbA1c和胰島素水平也存在顯著的負(fù)相關(guān)性。

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