当前位置: 吕寨新闻网 > 国际> 兰桂坊vip|《细胞》:运动为何减肥壮骨?历时6年,哈佛科学家终于找到神秘激素鸢尾素的受体丨科学大发现

兰桂坊vip|《细胞》:运动为何减肥壮骨?历时6年,哈佛科学家终于找到神秘激素鸢尾素的受体丨科学大发现

发布时间:2020-01-11 13:07:21 人气:1597

兰桂坊vip|《细胞》:运动为何减肥壮骨?历时6年,哈佛科学家终于找到神秘激素鸢尾素的受体丨科学大发现

兰桂坊vip,常言道,“生命在于运动。”

因为运动能把我们体内的白色脂肪变成米色脂肪,增加热量消耗,改善高脂饮食引起的代谢紊乱[1];运动还能提高学习能力,缓解阿尔兹海默病,防癌抗癌,甚至延长寿命。

现如今,我们更期待的却是“生命在于不动”。

虽然我们不想运动,但是运动带来的潜在好处,我们却一样都不想落下。好在科学家一直在想办法满足人类这种不合理的需求。

就在上周,哈佛大学医学院bruce spiegelman教授团队长达6年的努力,往满足人类上述不合理需求的方向上,迈出了关键的一大步。

他们找到了运动作用于人体组织器官细胞的受体,终于打通了运动有益健康的信号通路。他们的这项重要研究成果刊登在顶级期刊《细胞》上[1]。

与spiegelman教授团队研究领域相同的生物学家maria grano则表示,“如果我们能由此开发出一种药物,给那些不能进行体育锻炼的人用,那就太棒了。”[2]

奇点糕想说的是,如果这能开发出那种药物,我们不想运动的人也想要。

bruce spiegelman

要说清楚spiegelman教授团队研究的重要性,以及价值和意义,我们还得从不太遥远的1998年说起。

那一年,在哈佛大学医学院丹娜·法伯癌症研究院已经任职16年的spiegelman教授当时正在研究肥胖。他们团队在小鼠的棕色脂肪细胞和骨骼肌细胞中找到了一个叫做pgc-1α的分子,这个分子参与了棕色脂肪产热的调节[3]。

在随后的10年中,spiegelman团队研究做的不温不火,围绕pgc-1α也做了不少工作。其中,他们发现pgc-1α的表达受运动调节[4],增加肌肉中pgc-1α的表达能减少小鼠年龄增长带来的肥胖和代谢紊乱[5]。这就在运动和健康之间架起了桥梁。

不过,推动我们认知升级的重大事件出现在2009年。

当年4月9日,对全世界的胖子们而言,是极具历史意义的一天。

那天,《新英格兰医学期刊》(nejm)用3篇临床研究论文[6-8],颠覆了我们对成人体内棕色脂肪的认知。三个研究团队首次证实,成人体内不仅有负责消耗能量产热的棕色脂肪,而且这种棕色脂肪在成人体内也有正常的生理功能。

这三篇研究论文,让全世界研究肥胖的科学家意识到,调动人体的棕色脂肪有可能由于代谢类疾病的治疗,对于肥胖和二型糖尿病而言意义不可谓不重大。

pet ct下的棕色脂肪

spiegelman团队加快了研究的步伐。之前近30年的研究积累,也让他们近水楼台先得月。

在2012年,spiegelman团队宣布,运动诱导产生的pgc-1α,会刺激细胞产生一种叫做鸢尾素(irisin)的激素,鸢尾素作用于皮下脂肪,促进白色脂肪转化成米色脂肪[9]。

这个研究打开了研究运动与健康之间关系的大门。

很快,在随后的研究中,科学家发现除了让脂肪米色化外,鸢尾素还被发现有保护神经[10]、增加皮质骨量[11]、减少骨丢失[12]等作用。

不过在什么样的运动能产生鸢尾素上,可以说是众说纷纭,有支持耐力运动的,有说抗阻运动才行的,还有说耐力运动和抗阻运动都能产生鸢尾素的[13]。

但要说产生鸢尾素最有效的运动,恐怕还是寒战了,毕竟鸢尾素的这条信号通路,本来是让人冷的发抖的时候,增加棕色脂肪的产热,保持体温[14]。在寒冷诱导脂肪米色化的过程中,除了交感神经,还有鸢尾素的作用!

既然鸢尾素的作用这么多,是不是打点鸢尾素就能当锻炼了?

遗憾的是,这个想法非常天真,因为鸢尾素在血液中的的半衰期还不到1小时。

spiegelman的团队明白,找到了鸢尾素,还不是终点,他们需要在细胞的表面找到鸢尾素的受体。一旦找到了这个受体,他们就可以靶向这个受体开发药物。

其实早在2012年发现鸢尾素时,spiegelman就注意到,鸢尾素在不同的哺乳动物中高度保守,小鼠和人类的鸢尾素100%完全相同。作为对比,胰岛素、胰高血糖素和瘦素,在小鼠和人类间的一致性分别只有85%、90%和83%。

这样的高度一致性,一方面反映了鸢尾素高度保守的重要功能,另一方面也让spiegelman猜测,它的作用很可能是通过一种细胞表面受体介导的。事实确实如spiegelman所想。

这次试验中,研究人员选用了骨细胞作为实验对象。研究人员使用带标签的鸢尾素“钓”出了骨细胞中能和鸢尾素结合的蛋白,然后通过质谱等分析手段,确定了鸢尾素的受体——整合素αv/β5。

随后使用整合素抑制剂阻断鸢尾素作用的试验也证实了整合素αv/β5就是鸢尾素的受体。而在脂肪细胞上,整合素抑制剂同样能阻止鸢尾素促进脂肪米色化的作用,鸢尾素促进脂肪细胞米色化的作用也是通过整合素实现的!

找到了鸢尾素的受体,spiegelman计划在下一步优化出不同版本的鸢尾素及其抗体:“这样我们就可以通过蛋白质疗法在体内操纵其效果。我们将研究其对骨骼、脂肪和神经系统的影响。”

编辑神叨叨

其实鸢尾素irisin这个名字,来源于希腊神话中替众神向生灵传递消息的彩虹女神iris,跟鸢尾这种植物没有直接关系,只不过鸢尾长得比较像彩虹罢了。

掌握最新科研动向,尽在瞬息:

参考文献:

[1]kim h, wrann c d, jedrychowski m, et al. irisin mediates effects on bone and fat via αv integrin receptors[j]. cell, 2018, 175(7): 1756-1768. e17.

[2]https://www.the-scientist.com/news-opinion/researchers-identify-irisins-receptor-in-bone-and-fat-65208

[3]puigserver p, wu z, park c w, et al. a cold-inducible coactivator of nuclear receptors linked to adaptive thermogenesis[j]. cell, 1998, 92(6): 829-839.

[4]handschin c, spiegelman b m. the role of exercise and pgc1α in inflammation and chronic disease[j]. nature, 2008, 454(7203): 463.

[5]wenz t, rossi s g, rotundo r l, et al. increased muscle pgc-1α expression protects from sarcopenia and metabolic disease during aging[j]. proceedings of the national academy of sciences, 2009: pnas. 0911570106.

[6]cypess a m, lehman s, williams g, et al. identification and importance of brown adipose tissue in adult humans.[j]. the new england journal of medicine, 2009, 360(15): 1509-1517.

[7]lichtenbelt w d, vanhommerig j w, smulders n m, et al. cold-activated brown adipose tissue in healthy men[j]. the new england journal of medicine, 2009, 360(15): 1500-1508.

[8].virtanen k a, lidell m e, orava j, et al. functional brown adipose tissue in healthy adults.[j]. the new england journal of medicine, 2009, 360(15): 1518-1525.

[9]boström p, wu j, jedrychowski m p, et al. a pgc1-α-dependent myokine that drives brown-fat-like development of white fat and thermogenesis[j]. nature, 2012, 481(7382): 463.

[10]wrann c d, white j p, salogiannnis j, et al. exercise induces hippocampal bdnf through a pgc-1α/fndc5 pathway[j]. cell metabolism, 2013, 18(5): 649-659.

[11]colaianni g, cuscito c, mongelli t, et al. the myokine irisin increases cortical bone mass[j]. proceedings of the national academy of sciences, 2015, 112(39): 12157-12162.

[12]colaianni g, mongelli t, cuscito c, et al. irisin prevents and restores bone loss and muscle atrophy in hind-limb suspended mice[j]. scientific reports, 2017, 7(1): 2811.

[13]buscemi s, corleo d, buscemi c, et al. does iris (in) bring bad news or good news?[j]. eating and weight disorders-studies on anorexia, bulimia and obesity, 2018, 23(4): 431-442.

[14]lee p, linderman j d, smith s, et al. irisin and fgf21 are cold-induced endocrine activators of brown fat function in humans[j]. cell metabolism, 2014, 19(2): 302-309.

本文作者 | 孔劭凡 & biotalker

睡不醒的冬三月

万博体育手机官网

热门资讯

猜你喜欢