生物鐘在脂肪細(xì)胞生長中起關(guān)鍵作用

根據(jù)威爾康奈爾醫(yī)學(xué)研究人員的兩項研究，使身體及其細(xì)胞保持在24小時晝夜循環(huán)中的生物鐘的破壞在體重增加中起著關(guān)鍵作用。

6月27日發(fā)表在CellReports上的一項研究表明，長期服用糖皮質(zhì)激素應(yīng)激激素和擾亂正常的每日釋放周期引起的壓力會觸發(fā)小鼠的臨時保護(hù)機(jī)制。這種機(jī)制促進(jìn)了脂肪細(xì)胞的生長和胰島素的產(chǎn)生，同時降低了血液和肝臟中過多的血糖和脂肪水平。

第二項研究發(fā)表在8月8日的《美國國家科學(xué)院院刊》上，表明脂肪細(xì)胞前體在小鼠休息期間會變成脂肪細(xì)胞。研究表明，壓力和其他使身體“時鐘”失去節(jié)奏的因素可能會導(dǎo)致體重增加，并為肥胖提供新的治療方法。

“當(dāng)我們失去晝夜節(jié)律時，很多力量都在阻礙健康的新陳代謝，”兩項研究的資深作者、生物化學(xué)副教授、GaleandIraDrukier兒童健康研究所成員MaryTeruel博士解釋說在威爾康奈爾醫(yī)學(xué)院。“我們了解得越多，我們就越有可能對此有所作為。”

在第一項研究中，特魯埃爾博士及其同事模擬了庫欣病或慢性壓力等疾病對糖皮質(zhì)激素(一類與壓力相關(guān)的激素)日常波動的破壞性影響。為此，他們在小鼠皮下植入了21天內(nèi)以恒定速率釋放糖皮質(zhì)激素的顆粒，并將它們與每天波動正常的正常小鼠進(jìn)行比較。服用糖皮質(zhì)激素顆粒的小鼠中棕色和白色脂肪的數(shù)量在21天內(nèi)翻了一番，即使小鼠仍然吃與正常小鼠相同的健康飲食，它們體內(nèi)的胰島素水平也飆升。

“如果你在錯誤的時間給動物施加壓力，它會產(chǎn)生巨大的影響，”特魯埃爾博士說。“老鼠的飲食并沒有不同，但新陳代謝的巨大轉(zhuǎn)變會導(dǎo)致體重增加。”

令人驚訝的是，這些代謝紊亂似乎通過保持低血糖水平并防止脂肪在血液或肝臟中積累而具有“保護(hù)作用”。當(dāng)他們?nèi)〕鲱w粒時，代謝變化迅速逆轉(zhuǎn)。

“這表明動物可以在一段時間內(nèi)應(yīng)對慢性壓力，”她說。

在第二項研究中，Teruel博士和她的同事將一種紅色熒光蛋白連接到控制重要生物鐘基因表達(dá)的蛋白質(zhì)上，并將一種黃色熒光蛋白連接到過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPARG)上，PPARG是一種調(diào)節(jié)脂肪細(xì)胞生成的蛋白質(zhì)。他們使用這兩種熒光標(biāo)記來監(jiān)測小鼠脂肪細(xì)胞前體中PPARG和晝夜節(jié)律基因表達(dá)的日常波動。在一天的休息期間，他們發(fā)現(xiàn)一種稱為CCAAT增強(qiáng)子結(jié)合蛋白α(CEBPA)的晝夜節(jié)律蛋白會導(dǎo)致PPARG的產(chǎn)生迅速增加。一旦PPARG水平達(dá)到某個閾值，前體細(xì)胞就會變成脂肪細(xì)胞，這個過程需要幾天時間才能完成。

“變成脂肪細(xì)胞的決定在四個小時內(nèi)迅速發(fā)生。這就像一個開關(guān)，”她說。“它只發(fā)生在一天中的特定時間。”

特魯埃爾博士和她的同事現(xiàn)在正在努力了解為什么擾亂糖皮質(zhì)激素的日常節(jié)律會觸發(fā)暫時的保護(hù)性代謝變化。他們還想了解長期壓力或高脂肪飲食是否會使這些變化永久化。這些研究的結(jié)果可能有助于確定使用糖皮質(zhì)激素藥物治療哮喘等疾病的個體安全多長時間。

該研究還可能導(dǎo)致開發(fā)有助于重置肥胖人群晝夜節(jié)律的藥物，以替代減肥手術(shù)等更具侵入性的治療方法。另一種可能性可能是針對4小時窗口的療法，此時脂肪細(xì)胞前體承諾成為脂肪細(xì)胞以防止過多的脂肪堆積。

特魯埃爾博士和她的同事們還認(rèn)為，學(xué)習(xí)如何使身體的細(xì)胞時鐘與主生物鐘同步至關(guān)重要。

“我們體內(nèi)的每個細(xì)胞都有一個內(nèi)在的細(xì)胞時鐘，就像脂肪細(xì)胞一樣，我們的大腦中有一個主時鐘，它控制著激素的分泌，”她說。“我們正試圖了解它們?nèi)绾螀f(xié)同工作以及我們?nèi)绾螀f(xié)調(diào)它們。”

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