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ACS Applied Materials & Interfaces:纳米凝胶缓释一氧化氮,可改善肥胖和糖尿病,还能提高认知能力

来源:生物世界 2022-05-09 10:25

通过局部输送一氧化氮来减轻体重的策略可能是预防和治疗多种代谢疾病的一种新颖、有效和安全的方法。

一氧化氮(NO)是一种气体信号分子,在炎症反应、新陈代谢、心血管功能和认知功能等各种生物过程中发挥着至关重要的作用。一氧化氮生物利用度会随着人类和啮齿动物的衰老和心脏代谢疾病而降低。之前的研究显示,一氧化氮通过增加线粒体的生物合成和褐色脂肪激活来刺激代谢率。因此,提供外源一氧化氮,有望通过提高代谢率来改善肥胖和2型糖尿病等代谢疾病的治疗。

 

近日,美国阿拉巴马大学伯明翰分校的研究人员在 ACS Applied Materials & Interfaces 期刊发表了题为:Subcutaneous Administration of a Nitric Oxide-Releasing Nanomatrix Gel Ameliorates Obesity and Insulin Resistance in High-Fat Diet-Induced Obese Mice 的研究论文,

 

研究团队在小鼠皮下注射自组装纳米凝胶,持续释放一氧化氮(NO),从而显著改善高脂饮食小鼠的肥胖和2型糖尿病症状。这表明一氧化氮持续释放疗法可能是一种预防和治疗多种代谢疾病的新型、有效和安全的方法。

 

研究团队使用了之前开发的自组装纳米凝胶来缓释一氧化氮,并持续长达四周时间。研究团队每两周将纳米凝胶皮下注射到8周大的小鼠体内,持续12周时间。注射纳米凝胶的小鼠与对照组小鼠均进行高脂饮食喂养,从而诱导其出现肥胖和胰岛素抵抗。
在12周结束时,与对照组相比,一氧化氮纳米凝胶治疗小鼠的体重减轻了17%,而且体重的减轻主要是由于脂肪减少,而不是瘦体重减少或脱水所致。
研究团队发现,一氧化氮纳米凝胶治疗小鼠的激素敏感性脂肪酶磷酸化增加,附睾白色脂肪组织(eWAT)中的脂肪细胞的大小也减少了,这说明体重的减轻来自于脂肪分解的增加。
治疗组的小鼠还表现出改善的葡萄糖耐量,以及空腹血清胰岛素和瘦素水平的降低。与对照组相比,治疗组小鼠的炎症和新陈代谢测量值发生了广泛变化。eWAT 中四种炎症基因(包括巨噬细胞标志物)的表达降低。
一氧化氮纳米凝胶似乎还通过增加褐色脂肪组织和米色脂肪组织中 UCP-1 的基因表达来刺激脂肪组织褐变,从而促进脂肪组织的产热和消耗。
此外,一氧化氮纳米凝胶还可以预防非酒精性脂肪性肝病,如降低肝脏重量、降低肝脏中的甘油三酯以及降低血清中的甘油三酯和胆固醇水平。一氧化氮纳米凝胶还提高了胰岛素敏感性。
进一步研究显示,一氧化氮纳米凝胶治疗的小鼠改善了大脑血流量,并且它们在水迷宫测试中显示出了空间学习能力的显著提高。这提示了一氧化氮还可以提高学习和记忆能力。
该研究的通讯作者 Jeong-a Kim 表示,一氧化氮的生物利用度降低是心脏代谢综合征的标志,持续提供外源一氧化氮可能是治疗心脏代谢综合征的有效方法,而这项研究显示,通过局部输送一氧化氮来减轻体重的策略可能是预防和治疗多种代谢疾病的一种新颖、有效和安全的方法。

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