《自然·代谢》:找到动员“减肥细胞”的方法!科学家发现部分棕色脂肪细胞不产热的机制,并找到让它们积极消耗热量的方法

人体内的脂肪主要分为棕色脂肪(BAT)和白色脂肪(WAT),前者负责消耗脂质产生热量,后者负责储存脂质以防不备之需。

很显然,为了减肥大业,为了代谢健康,棕色脂肪可比白色脂肪抢手多了。但是随着探索的深入,科学家们发现棕色脂肪似乎并不全是宝贝,因为有些棕色脂肪细胞实际上没有如预期那样产热,称为低产热棕色脂肪细胞。在寒冷等环境刺激下,低产热棕色脂肪细胞可以向高产热棕色脂肪细胞转化。

美国新墨西哥大学健康科学中心的Meilian Liu及其同事们,找到了将低产热棕色脂肪细胞“唤醒”的方法。

他们发现,棕色脂肪内富含转录因子JunB的脂肪细胞表现出较低的产热能力,且在高脂饮食诱导的肥胖下数量增加。使脂肪细胞中JunB的耗竭,能够增加产热棕色脂肪细胞的占比,提高能量消耗,防止饮食引起的肥胖和胰岛素抵抗[1]。

文章于近日发表在《自然·代谢》期刊上。

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论文首页截图

转录因子JunB在多种生理过程中起关键作用,包括胎盘形成、骨形成、细胞增殖、炎症和皮肤稳态等。在这项研究中,Meilian Liu等人根据已有线索探索脂肪产热机制时,意外寻到了JunB的身影。

之前的研究表明,哺乳动物的雷帕霉素靶蛋白复合体1(mTORC1)能够调节棕色脂肪和白色脂肪的产热功能。在挖掘mTORC1下游的胞内信号通路时,研究者们发现蛋白质JunB的表达情况受mTORC1活性的影响,mTORC1失活时JunB表达被抑制,暗示JunB在调节脂肪细胞功能代谢中具有潜在作用。

于是,研究者们对JunB展开调查。

结果显示,JunB的表达水平与人体颈部深层脂肪的产热标志物UCP1、PGC-1α表达呈负相关,与脂肪量/体重指数呈正相关。在小鼠中亦是如此。

此外他们利用小鼠实验发现,相比于白色脂肪,JunB在棕色脂肪中选择性表达。更重要的是,高脂饮食喂养可以通过引起与肥胖相关的促炎状态,明显增加小鼠棕色脂肪中表达JunB的脂肪细胞数量,在高脂饮食喂养4周时间后占比由8.7%增至24.9%。

看来,JunB与肥胖脱不了关系。

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高脂饮食使棕色脂肪中表达JunB的脂肪细胞大大增加

要知道,棕色脂肪的产热能力对维持能量平衡和预防肥胖具有潜在重要性,激活和增强棕色脂肪的产热功能是一个有希望的抗肥胖策略。JunB究竟是怎样对棕色脂肪动手动脚的呢?

基于基因表达特征,研究者们发现,JunB缺失能够诱导低产热棕色脂肪细胞向高产热棕色脂肪细胞的转化。与正常表达JunB的棕色脂肪相比,JunB耗竭的棕色脂肪中的高产热脂肪细胞占比从5.8%增加到19.5%,低产热脂肪细胞占比从45.3%减少到30.0%,处于过渡态的中等产热脂肪细胞占比几乎没有差异。

从机制上讲,JunB依赖于PGC-1α–ERRα通路参与调控棕色脂肪细胞的产热。具体而言,PGC-1α需要与雌激素相关受体α(ERRα)合作来促进脂肪细胞产热,但是JunB作为转录因子,能够通过结合并作用于ERRα的启动子,抑制EERα的表达,从而干扰PGC-1α下游的信号通路。

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JunB敲除后棕色脂肪细胞亚群的占比发生改变

当特异性敲除脂肪组织的JunB时,小鼠脂肪产热能力增强,常温环境下总体能量消耗增加,低温环境下更加明显,且核心体温升高;小鼠高产热棕色脂肪特征更加明显,表现为产热标志物表达水平增加、富含线粒体的脂肪细胞数量增加。

在高脂饮食下,相较于野生型小鼠,脂肪组织特异性缺失JunB的小鼠体重、脂肪质量增长幅度减少,胰岛素耐受和肝脂肪变性得到改善

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JunB缺失的小鼠代谢得到改善

总之,Meilian Liu等人发现JunB在调控脂肪细胞产热能力方面起着关键作用,介导低产热和高产热脂肪细胞的相互转化,其在人类颈部脂肪中的表达水平与体重指数相关。

在人类和啮齿类动物中,棕色脂肪已被证明对心脏代谢健康有积极影响,是治疗肥胖及其相关疾病的一个重要研究领域。这项研究揭示JunB或可作为靶点,为肥胖、炎症及其相关疾病的治疗和干预提供新的见解。

快,快把咱本就不富裕的棕色脂肪叫起来干活啊!

参考文献:

[1]https://www.nature.com/articles/s42255-023-00945-1

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