《细胞》:运动为何减肥壮骨?历时6年,哈佛科学家终于找到神秘激素鸢尾素的受体

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常言道,“生命在于运动。”

原困运动能把朋友体内的白色脂肪变成米色脂肪,增加热量消耗,改善高脂饮食引起的代谢紊乱[1];运动还能提高学习能力,缓解阿尔兹海默病,防癌抗癌,甚至延长寿命。

现如今,朋友更期待的却是“生命在于不动”。

虽然朋友愿意运动,有已经 运动带来的潜在好处,朋友却一样完整篇 后会想落下。好在科学家时不时在想最好的法律法律法律依据满足人类有已经 不合理的需求。

就在上周,哈佛大学医学院Bruce Spiegelman教授团队长达6年的努力,往满足人类上述不合理需求的方向上,迈出了关键的一大步。

朋友找到了运动作用于人体组织器官细胞的受体,终于打通了运动有益健康的信号通路。朋友的这项重要研究成果刊登在顶级期刊《细胞》上[1]。

与Spiegelman教授团队研究领域相同的生物学家Maria Grano则表示,“原困朋友能由此开发出并是不是 药物,给那此还要能了进行体育锻炼的人用,那就太棒了。”[2]

奇点糕想说的是,原困这能开发出那种药物,朋友愿意运动的人也愿意。

Bruce Spiegelman

要说清楚Spiegelman教授团队研究的重要性,以及价值和意义,朋友还得从不太遥远的1998年说起。

那一年,在哈佛大学医学院丹娜·法伯癌症研究院原困任职16年的Spiegelman教授当时正在研究肥胖。朋友团队在小鼠的棕色脂肪细胞和骨骼肌细胞中找到了有有三个小叫做PGC-1α的分子,有已经 分子参与了棕色脂肪产热的调节[3]。

在愿意的10年中,Spiegelman团队研究做的不温不火,围绕PGC-1α也做了不少工作。其中,朋友发现PGC-1α的表达受运动调节[4],增加肌肉中PGC-1α的表达能减少小鼠年龄增长带来的肥胖和代谢紊乱[5]。这就在运动和健康之间架起了桥梁。

不过,推动朋友认知升级的重大事件时不时跳出在809年。

当年4月9日,对全世界的胖朋友而言,是极具历史意义的一天。

那天,《新英格兰医学期刊》(NEJM)用3篇临床研究论文[6-8],颠覆了朋友对成人体内棕色脂肪的认知。有有三个小研究团队首次证实,成人体内不仅有负责消耗能量产热的棕色脂肪,有已经 有已经 棕色脂肪在成人体内完整篇 后会正常的生理功能。

这三篇研究论文,让全世界研究肥胖的科学家意识到,调动人体的棕色脂肪有原困原困代谢类疾病的治疗,对于肥胖和二型糖尿病而言意义不可谓不重大。

PET CT下的棕色脂肪

Spiegelman团队加快了研究的步伐。前一天近80年的研究积累,也让朋友近水楼台先得月。

在2012年,Spiegelman团队敲定,运动诱导产生的PGC-1α,会刺激细胞产生并是不是 叫做鸢尾素(irisin)的激素,鸢尾素作用于皮下脂肪,有有助于于白色脂肪转化成米色脂肪[9]。

有已经 研究打开了研究运动与健康之间关系的大门。

这么来越快,在愿意的研究中,科学家发现除了让脂肪米色化外,鸢尾素还被发现有保护神经[10]、增加皮质骨量[11]、减少骨丢失[12]等作用。

不过在那此样的运动能产生鸢尾素上,都还要能说是众说纷纭,有支持耐力运动的,有说抗阻运动才行的,还有说耐力运动和抗阻运动都能产生鸢尾素的[13]。

但要说产生鸢尾素最有效的运动,恐怕还是寒战了,毕竟鸢尾素的这条信号通路,前一天是有已经 你冷的发抖的前一天,增加棕色脂肪的产热,保持体温[14]。在寒冷诱导脂肪米色化的过程中,除了交感神经,还有鸢尾素的作用!

既然鸢尾素的作用还要能了多,是完整篇 后会打点鸢尾素就能当锻炼了?

遗憾的是,有已经 想法非常天真,原困鸢尾素在血液中的的半衰期还还要能了1小时。

Spiegelman的团队明白,找到了鸢尾素,还完整篇 后会终点,朋友还要能在细胞的表表皮层找到鸢尾素的受体。一旦找到了有已经 受体,朋友就都还要能靶向有已经 受体开发药物。

虽然早在2012年发现鸢尾素时,Spiegelman就注意到,鸢尾素在不同的哺乳动物中深度图保守,小鼠和人类的鸢尾素80%完整篇 相同。作为对比,胰岛素、胰高血糖素和瘦素,在小鼠和人类间的一致性分别还要能了85%、90%和83%。

前一天的深度图一致性,一方面反映了鸢尾素深度图保守的重要功能,此人 面也让Spiegelman猜测,它的作用很原困是通过并是不是 细胞表表皮层受体介导的。事实虽然如Spiegelman所想。

这次试验中,研究人员选则了骨细胞作为实验对象。研究人员使用带标签的鸢尾素“钓”出了骨细胞中能和鸢尾素结合的蛋白,有已经 通过质谱等分析手段,选则了鸢尾素的受体——整合素αV/β5。

愿意使用整合素抑制剂阻断鸢尾素作用的试验也证实了整合素αV/β5而是鸢尾素的受体。而在脂肪细胞上,整合素抑制剂同样能阻止鸢尾素有有助于于脂肪米色化的作用,鸢尾素有有助于于脂肪细胞米色化的作用也是通过整合素实现的!

找到了鸢尾素的受体,Spiegelman计划在下一步优化出不同版本的鸢尾素及其抗体:“前一天朋友就都还要能通过蛋白质疗法在体内操纵其效果。朋友将研究其对骨骼、脂肪和神经系统的影响。”

编辑神叨叨

虽然鸢尾素irisin有已经 名字,来源于希腊神话中替众神向生灵传递消息的彩虹女神Iris,跟鸢尾有已经 植物还要能了直接关系,只不过鸢尾长得比较像彩虹罢了。

参考文献:

[1]Kim H, Wrann C D, Jedrychowski M, et al. Irisin Mediates Effects on Bone and Fat via αV Integrin Receptors[J]. Cell, 2018, 175(7): 1756-1768. e17.

[2]https://www.the-scientist.com/news-opinion/researchers-identify-irisins-receptor-in-bone-and-fat-65208

[3]Puigserver P, Wu Z, Park C W, et al. A cold-inducible coactivator of nuclear receptors linked to adaptive thermogenesis[J]. Cell, 1998, 92(6): 829-839.

[4]Handschin C, Spiegelman B M. The role of exercise and PGC1α in inflammation and chronic disease[J]. Nature, 808, 454(7203): 463.

[5]Wenz T, Rossi S G, Rotundo R L, et al. Increased muscle PGC-1α expression protects from sarcopenia and metabolic disease during aging[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 809: pnas. 0911570106.

[6]Cypess A M, Lehman S, Williams G, et al. Identification and importance of brown adipose tissue in adult humans.[J]. The New England Journal of Medicine, 809, 380(15): 809-1517.

[7]Lichtenbelt W D, Vanhommerig J W, Smulders N M, et al. Cold-Activated Brown Adipose Tissue in Healthy Men[J]. The New England Journal of Medicine, 809, 380(15): 800-808.

[8].Virtanen K A, Lidell M E, Orava J, et al. Functional brown adipose tissue in healthy adults.[J]. The New England Journal of Medicine, 809, 380(15): 1518-1525.

[9]Boström P, Wu J, Jedrychowski M P, et al. A PGC1-α-dependent myokine that drives brown-fat-like development of white fat and thermogenesis[J]. Nature, 2012, 481(7382): 463.

[10]Wrann C D, White J P, Salogiannnis J, et al. Exercise induces hippocampal BDNF through a PGC-1α/FNDC5 pathway[J]. Cell metabolism, 2013, 18(5): 649-659.

[11]Colaianni G, Cuscito C, Mongelli T, et al. The myokine irisin increases cortical bone mass[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2015, 112(39): 12157-12162.

[12]Colaianni G, Mongelli T, Cuscito C, et al. Irisin prevents and restores bone loss and muscle atrophy in hind-limb suspended mice[J]. Scientific reports, 2017, 7(1): 2811.

[13]Buscemi S, Corleo D, Buscemi C, et al. Does iris (in) bring bad news or good news?[J]. Eating and Weight Disorders-Studies on Anorexia, Bulimia and Obesity, 2018, 23(4): 431-442.

[14]Lee P, Linderman J D, Smith S, et al. Irisin and FGF21 are cold-induced endocrine activators of brown fat function in humans[J]. Cell metabolism, 2014, 19(2): 802-809.

本文作者 | 孔劭凡 & BioTalker