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举个栗子:“新瘦素”irisin:胖纸们的曙光来临?

日报 举个栗子 2年前 (2017-12-31) 253次浏览 0个评论 扫描二维码

举个栗子:“新瘦素”irisin:胖纸们的曙光来临?

肥胖已经成为了全球性公共卫生问题。据 WHO 最新资料显示,超重和肥胖是全球引起死亡的第五大风险因素。每年,至少有 280 万成人死于超重或肥胖。另外,44%的糖尿病、23%的缺血性心脏病以及 7%~41%的癌症归因于超重和肥胖。

目前,控制和管理体重的推荐方法仍然主要是健康饮食和增加运动量。运动除了增加能量消耗外,还可以带来诸如预防心血管病、糖尿病甚至癌症等疾病额外的好处,但具体机制尚不十分明确。

瘦素的发现曾经一度被认为找到了解决肥胖问题的钥匙。但是,深入研究发现,除了有瘦素分泌缺陷者接受瘦素治疗可以帮助减肥外,它仅仅是反映身体脂肪量的一个生物指标。因此,中文翻译为瘦素有“谬托知己”之嫌。

科学家在 2012 年新发现的一种激素,非常有潜力成为真正的“瘦素”——他就是由骨骼肌分泌的irisin

哈佛大学医学院和美国 Dana-Farber 癌症研究所 6 月 6 日发表的最新研究发现,运动过程中体内irisin升高,能量消耗增加并可以帮助控制血糖水平。 研究人员认为,这一发现有希望给肥胖症以及相关疾病的治疗带来突破。

【人体棕色脂肪组织】

白色脂肪组织(WAT)结构特点是细胞包含单一、大的脂滴,线粒体数量少,主要功能在于储存能量。棕色脂肪组织(BAT)包含几个小脂肪滴(多房性),线粒体丰富,线粒体内膜还表达一种独特的解偶联蛋白 1(UCP1),可以氧化葡萄糖和脂肪酸产生能量,而 UCP1 又使得 ATP 高能化合键解偶联,而直接转化成热量释放。UCP1 的调节主要是在转录水平,一种被称为 PGC1α的激活因子起着关键的作用。简单来说,就是 BAT 可以直接燃烧脂肪产生热量。

BAT 是动物身体热量产生的主要来源,曾经一度认为只存在于婴儿和一些冬眠动物,不存在于成年人,或即便存在也处于静默状态。

2009 年前后,科学家通过核医学正电子发射断层扫描(PET)研究发现,暴露于寒冷环境的成年人体内同样存在 BAT。

BAT 产热效应效率超高,据估算一个成年人仅有约 50 克 BAT,不足人体总重量的 0.1%,却消耗人体 20%的能量。交感神经儿茶酚胺激素和甲状腺激素的产热效应部分是通过激活 BAT 实现的。在寒冷暴露产热和食物热效应中占据主导地位。

除了一些经典意义上的 BAT,在 WAT 和骨骼肌组织等部位散在一些具有转变成棕色脂肪潜力的“褐变”脂肪组织。有实验证据支持这些“褐变”脂肪细胞可能是由 WAT 转化而来。

除了产热效应外,BAT 还发现参与甘油三酯的清除和糖代谢调控。这种发现为利用 BAT 调控来进行相应疾病治疗开发奠定了基础。

【Irisin,运动和产热之间的信使】

研究发现,小鼠经过迅速用力的运动后,控制 BAT 产热效应的关键因子 PGC1α表达增加。但是,运动结束后又快速降低;而持续的肌肉抗力运动则可以刺激 PGC1α维持高水平,这可能是运动会大量产热的机制。

进入本世纪以来,科学家发现,骨骼肌运动后能够释放一些被称为 myokine 的内分泌因子,因此,骨骼肌组织也被认为是重要的内分泌组织。

其中,博斯特伦研究小组于 2012 年发现的一种 依赖于 PGC1α的 myokine ,可以促进 WAT“棕色化”并驱动产热,被认为是运动和产热之间的信使。因此以希腊女神 Iris 来命名为irisin

最初发现在转 PGC-1α基因小鼠一种被称为 FNDC5 的跨膜信号肽比野生型小鼠有高水平表达。FNDC5 裂解后产生可溶性分泌形式就是 irisin。

博斯特伦和他的同事证明,无论是在培养皿和体内,irisin 都具有使得某些白色脂肪组织转变为棕色脂肪组织的能力;FNDC5/irisin 还共同增加棕色脂肪组织氧化葡萄糖和脂肪酸直接的产热效应。这项研究发表在 2012 年的《自然》杂志上,成为该领域的标志性研究之一。

【Irisin,也是脂肪因子】

不仅是肌肉组织,脂肪组织同样分泌 FNDC5/irisin,因此也是一种新的、脂肪因子。不同解剖位置脂肪分泌 FNDC5/irisin 能力不同,皮下脂肪组织比内脏脂肪组织的分泌多得多,从这个视角来看,皮下脂肪是“好”脂肪,而内脏脂肪是“坏”脂肪,也更多的与代谢并发症相牵连。

【Irisin,人类的运动基因?】

有研究发现,健康成人连续 10 周的耐力运动训练增加血浆 irisin 水平;也有人观察到急性剧烈运动后循环 irisin 水平显著升高并维持 30 分钟。因此,irisin 被认为人类的运动基因,可以很好的解释运动产热效应。但是,也有研究结果并不支持这种说法。

【Irisin 与代谢性疾病】

先前的研究中,关于 irisin 在肥胖症、2 型糖尿病以及胰岛素抵抗中的作用,研究结论还存在争论。

【令人鼓舞的最新研究结果】

6 月 6 日发表的哈佛医学院和美国 Dana-Farber 癌症研究所的最新研究显示,无论是运动激发的循环中 irisin 水平上升 ,或直接注射到小鼠体内,irisin 都可以通过诱导基因转化来实现白色脂肪向为棕色脂肪的转换。 随着刺激棕色脂肪的转换,irisin 被证明可以改善喂食高脂饮食小鼠葡萄糖耐受性,这是代谢转向健康的一个重要指标。

为了测试单独增加 irisin 是否可以模仿运动带来的好处,研究者向久坐肥胖和糖尿病前期模型小鼠体内注入一定量的 irisin。 仅仅经过 10 天的治疗,小鼠血糖和胰岛素水平便得到了很好的控制,就是说短期内注射 irisin 成功预防了糖尿病的发生并实现了一定程度的体重下降 。

【总结】

综上所述,有关人体棕色脂肪和 irisin 的发现和研究,至少从以下方面为我们带来潜在的好处。

第一,阐明了运动与减肥和健康可能的机制。

运动可以直接“燃烧”脂肪:传统认为,只有持续至少 40 分钟以上的有氧运动才能动员脂肪氧化达到减肥的目标。

运动除了骨骼肌消耗的能量外,现在我们知道,还可以促使 irisin 分泌增加,一方面能促进“坏”(白色)脂肪向“好”(棕色)脂肪的转化,增高基础代谢率;同时,又促使棕色脂肪组织氧化葡萄糖和脂肪酸产生热量,而不是将能量储存于 ATP 高能化合键内供组织利用,这才是真正意义上的“直接燃烧脂肪”。

阐明了运动其他好处机制:一份运动带来一份好处,增量运动带来增量的收益,这种说法一直只是基于临床观察,耗能之外的其他好处一直缺乏合理的解释。现在发现,Irisin 可以帮助控制血糖水平,减轻或消除胰岛素抵抗,改善体内代谢状况,从而实现这些这些额外的好处。

第二,为新型减肥和糖尿病治疗药物的开发带来潜在的革命性突破的可能。

虽然长期、大剂量给药的效果尚有待进一步研究,但是,仅仅 10 天的短期适量治疗带来的实质性效果,充分表明 Irisin 完全有可能成为一种以棕色脂肪组织为作用标靶的潜力药物,为肥胖和糖尿病的预防和治疗带来新的曙光


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