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Science:改写教科书!在禁食期间,脂肪细胞接管尿苷产生

来源:生物谷 2017-03-19 13:32


图片来自UT Southwestern Medical Center。

2017年3月19日/生物谷BIOON/---在哺乳动物进食、睡觉和禁食期间,它们如何维持两种生物学上至关重要的代谢物平衡?这一问题的答案可能改写一些教科书。

在一项新的研究中,来自美国德州大学西南医学中心的研究人员报道脂肪细胞“是肝脏的后备”,换言之,它们维持着对葡萄糖(血糖)和尿苷(uridine)的严格调控。尿苷是身体在制造RNA分子、正确地制造蛋白和作为能量储备储存葡萄糖等一系列基本过程中使用的一种代谢物。他们的研究可能对糖尿病、癌症和神经疾病等几种疾病产生重大的影响。相关研究结果发表在2017年3月17日的Science期刊上,论文标题为“An adipo-biliary-uridine axis that regulates energy homeostasis”。

代谢物是由代谢过程产生的物质,如在复合糖和淀粉的代谢过程中产生的葡萄糖,或者用于蛋白生物合成的氨基酸。

论文通信作者、德州大学西南医学中心塔奇斯通糖尿病研究中心主任Philipp Scherer博士说,“正如葡萄糖那样,体内的每个细胞需要尿苷才能保持存活。葡萄糖是体内产生能量所需的,特别是对大脑中的神经元而言。尿苷是细胞中很多分子的基础构成单元。”

Scherer博士说,“生物教科书上记载肝脏产生尿苷供循环系统使用。但是我们发现肝脏仅在进食状态下作为这种代谢物的主要制造者发挥作用。在禁食状态下,身体的脂肪细胞接管尿苷产生。”

基本上,这种尿苷产生方法能够被视为一种劳动分工。研究人员发现在禁食期间,肝脏忙于产生葡萄糖,因此脂肪细胞接管产生释放到血液中的尿苷的角色。这些发现在人类、小鼠和大鼠研究中得到再现。

尽管尿苷具有多种作用,但是这项研究是首次报道脂肪细胞在禁食期间产生血浆中的尿苷,而且脂肪细胞-肝脏-尿苷轴调节着身体的能量平衡。

论文第一作者、德州大学西南医学中心内科助理教授Yingfeng Deng博士发现在禁食期间,血液中的尿苷水平上升,在进食期间下降。在进食期间,肝脏通过分泌尿苷到胆汁中降低尿苷水平。胆汁被转移到胆囊中,随后被传送到肠道中,在那里,胆汁有助吸收营养物。

Scherer博士说,“它证实肠道中的尿苷有助吸收葡萄糖;因此,尿苷协助葡萄糖调节。”

Scherer博士补充道,血液中的尿苷借助于大脑中的下丘脑影响着另一个受到严格调节的系统---体温。他说,它似乎表明仅由脂肪细胞产生的尿苷降低体温。

这项研究的其他关键发现有:

(1)血液中的尿苷水平在禁食期间上升,而在进食期间快速地下降。过量的尿苷被释放到胆汁中。
(2)肝脏是主要的尿苷生物合成器官,在进食状态下,促进血液中的尿苷水平上升。
(3)在禁食状态下,脂肪细胞主导尿苷生物合成和提高血液中的尿苷水平。
(4)禁食诱导的尿苷上升与代谢率下降导致的核心体温下降相关联。

在膳食研究中,这些研究人员发现长期摄入高脂肪食物会减弱禁食降低体温的效果。长期摄入高脂肪食物也与肥胖存在关联。Deng博士说,进一步的测试表明这种现象的原因在于在长期摄入高脂肪食物后,在禁食期间,血液中的尿苷水平上升程度下降了。

心脏等器官严重依赖于来自血浆的尿苷。未来的研究问题包括研究进食诱导的这些器官中的尿苷水平下降的影响,以及减肥手术(bariatric surgery)是否影响血液中的尿苷水平。

Scherer博士说,“我们的研究揭示出体温调节和代谢之间存在着直接的关联性,这表明一种基于尿苷的能量平衡模型可能为在未来研究尿苷平衡和这种过程如何在糖尿病状态中失去调节铺平道路。”(生物谷 Bioon.com)

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原始出处:

Yingfeng Deng, Zhao V. Wang, Ruth Gordillo et al. An adipo-biliary-uridine axis that regulates energy homeostasis. Science, 17 Mar 2017, 355(6330), doi:10.1126/science.aaf5375

Martin Jastroch, Matthias H. Tschöp. Fat controls U. Science, 17 Mar 2017, 355(6330):1124-1125, doi:10.1126/science.aan0825

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