Nature：揭示糖原与脂肪细胞产生热量相关联在一起的机制

2021年10月31日讯/生物谷BIOON/---人类随身携带着至少两种脂肪组织：白色脂肪和棕色脂肪，这两种脂肪组织通常非常丰富。白色脂肪细胞本质上是惰性的能量容器，以单一的大油滴形式储存能量。棕色脂肪细胞更复杂，包含多个更小的液滴，与深色的线粒体混合在一起，其中线粒体是将脂质液滴转化为热量和能量的“发动机”。有些人也有“米色”脂肪细胞，即位于白色脂肪中的棕色样细胞，可以被激活以燃烧能量。

近年来，人们一直在努力寻找增加棕色脂肪细胞或米色脂肪细胞活性的方法，以诱导脂肪细胞在一种称为产热（thermogenesis）的过程中燃烧能量并产生热量，作为治疗肥胖、2型糖尿病和其他疾病的一种手段。

但是棕色脂肪---也许还有米色脂肪细胞---的治疗潜力一直受到相关过程的复杂性的阻碍。直到2009年，健康成年人中活跃的棕色脂肪细胞的存在才被证实；以前人们认为它们只在新生儿中常见。

在一项新的研究中，由美国加州大学圣地亚哥分校医学院糖尿病与代谢健康研究所主任Alan Saltiel博士领导的一个国际研究团队描述了能量消耗和产热是如何通过一种以前未知的细胞途径在肥胖中进行调节的。相关研究结果于2021年10月27日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Glycogen metabolism links glucose homeostasis to thermogenesis in adipocytes”。

人体将摄入的碳水化合物分解成一种叫做葡萄糖的糖，后者是细胞的主要燃料来源。不需要的葡萄糖被包装并作为糖原（glycogen）储存在肝脏和骨骼肌细胞中，在那里它可以被提取并迅速用于满足突然的能量需求或维持血糖水平。

与肌肉和肝脏不同，糖原在脂肪组织中的作用一直是个谜。这些作者发现，糖原的作用远不止在脂肪细胞中储存能量那么简单。它提供的一种信号在如何处理能量方面产生了重大转变。

在这一“惊喜发现”中，Saltiel及其同事们报告说，脂肪细胞的棕色化取决于它们制造和降解糖原的能力。这种糖原周转发出了一种信号，即细胞可以安全地与ATP产生解偶联（uncoupling），其中ATP是提供能量的分子，为大多数细胞过程提供燃料。

Saltiel说，“解偶联是一种产生热量的方式，并在此过程中帮助平衡能量。因此，这一途径确保只有拥有足够能量储存的脂肪细胞才可以为产生热量提供动力。”

米色脂肪细胞中的糖原代谢得到增强，图片来自Nature (2021). DOI: 10.1038/s41586-021-04019-8。

世界范围内肥胖的急剧增加---6.5亿人，占全世界人口的13%，自1975年以来增加了两倍---突出了了解人体如何平衡能量摄入和支出的重要性。

糖原调节和促进脂肪代谢：水平越高，代谢过程越强，基本上可以更快地燃烧脂肪，从而使肥胖小鼠的体重下降。在人类中，发现参与这些复杂过程的基因在肥胖或容易发胖的患者中含量较低，这表明脂肪细胞中需要糖原途径来燃烧掉多余的体重。这些作者写道，这些新发现表明，调节脂肪细胞中的糖原代谢可能为减肥和全面改善代谢健康提供新方法。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Omer Keinan et al, Glycogen metabolism links glucose homeostasis to thermogenesis in adipocytes, Nature (2021). DOI: 10.1038/s41586-021-04019-8.