糖脂代谢稳态调控的分子机制
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糖代谢的生物化学调节糖代谢是生物体内一个重要的代谢过程,通过一系列的生物化学反应,将摄入的碳水化合物转化为能量和存储形式。
这一过程涉及多个关键酶的调节,以保持机体内部代谢平衡。
本文将探讨糖代谢的生物化学调节机制。
1. 糖代谢的基本过程糖代谢的基本过程主要包括糖的吸收、储存、释放和利用。
当我们进食含糖食物时,消化系统中的酶将复杂的糖类分解为单糖,如葡萄糖。
这些单糖通过细胞膜转运蛋白进入细胞内,并在细胞质中进行代谢。
2. 葡萄糖调节机制葡萄糖是糖代谢的主要物质,其浓度在血液中需要维持在一定的范围内。
当血糖浓度过高时,胰岛素释放,促进葡萄糖的摄入和利用。
胰岛素通过激活葡萄糖转运蛋白和糖原合成酶,促使葡萄糖转化为糖原储存起来。
当血糖浓度过低时,胰岛素的分泌减少,肝细胞将糖原分解为葡萄糖释放到血液中,以维持血糖水平。
3. 糖原和糖酵解的调节糖原是一种储存在肝脏和肌肉中的多糖,能够释放葡萄糖以满足机体能量需求。
糖原的合成受到胰岛素的促进,而其分解则受到胰高血糖素和肾上腺素的调节。
当机体需要能量时,肾上腺素的分泌增加,激活糖原磷酸化酶,使得糖原分解为葡萄糖。
4. 糖酵解调节糖酵解是将葡萄糖分解为乳酸或丙酮酸的过程,产生少量的ATP。
当氧气供应不足时,糖酵解是细胞的主要能源来源。
糖酵解的过程中,多个关键酶受到调节,如磷酸果糖激酶、葡萄糖激酶和磷酸三磷酸异构酶等。
这些酶的活性可以通过磷酸化、糖酮-糖磷酸酯循环以及底物浓度等因素进行调节。
5. 糖异生的调节糖异生是指在机体无法通过摄入糖类满足能量需求时,通过非糖类物质合成葡萄糖。
糖异生主要发生在肝细胞中,其中多糖、脂肪和氨基酸是糖异生的补给物。
多个酶参与糖异生的调节,其中磷酸烯醇式还原酶和磷酸果糖-6-磷酸酶是关键酶,其活性受到内分泌激素和底物浓度的调控。
总结:糖代谢的生物化学调节涉及多个酶的活性调控,其中胰岛素和肾上腺素是重要的调节激素。
胰岛素在血糖浓度高时促进糖的储存和利用,而肾上腺素则在能量需求增加时促进糖原分解和糖酵解。
糖代谢与调控机制糖代谢是维持生物体能量平衡的重要过程。
通过摄入食物,人体获得葡萄糖等糖类物质,这些糖类物质在机体内被分解、合成和储存,以提供能量和维持各种生物功能。
糖类物质的代谢过程受到多个调控机制的影响,以确保能量平衡和正常生理功能的维持。
糖的消化和吸收食物中的淀粉和蔗糖等多糖在消化系统中被酶水解为葡萄糖。
这些葡萄糖分子进入肠道绒毛上皮细胞,通过转运蛋白进入细胞内,并进一步通过转运蛋白进入血液循环。
糖的分解和合成在细胞内,葡萄糖经过糖酵解途径被分解为乳酸或丙酮酸。
这些代谢产物进一步参与能量产生的过程。
此外,葡萄糖也可以通过糖异生途径转化为葡萄糖酮体,以供应特定组织的能量需求。
糖的储存多余的葡萄糖可以在肝脏和肌肉中以糖原的形式储存起来。
当机体需要能量时,糖原会被分解为葡萄糖,并通过糖酵解途径供给能量。
糖代谢的调控机制糖代谢的调控主要由激素、酶活性和细胞信号传导等机制完成。
1. 激素调控:胰岛素和胰高血糖素是体内最重要的糖代谢调控激素。
胰岛素促进葡萄糖的摄取、利用和储存,而胰高血糖素则有利于血糖的升高和糖原的分解。
2. 酶活性调控:糖代谢酶的调节也是糖代谢调控的重要机制。
例如,磷酸果糖激酶和磷酸果糖醛酸酯酶是糖酵解途径中的速率限制酶,它们的活性受到多种信号的调节。
3. 细胞信号传导调控:糖代谢还受到细胞内信号传导通路的调控,如AMP激活蛋白激酶、PI3K/Akt通路等。
这些糖代谢和调控机制相互作用,共同维持机体内糖类物质的平衡和能量供给的适应性。
深入了解糖代谢与调控机制有助于我们更好地理解糖类物质对人体健康的影响,并为疾病的预防和治疗提供理论基础。
葡萄糖代谢的分子调控机制葡萄糖是人体能量的重要来源之一,它的代谢是生物体体内许多关键代谢途径的基础。
在细胞内,葡萄糖与其他分子通过多种酶催化的化学反应相互作用,最终产生能够驱动细胞工作的三磷酸腺苷(ATP)。
在这个复杂的过程中,有许多蛋白质和信号分子参与其中,完成对葡萄糖代谢的分子调控。
下面我们将重点介绍葡萄糖代谢的分子调控机制。
首先,我们需要了解葡萄糖从进入细胞到代谢释放能量的整个过程。
葡萄糖在细胞膜上通过GLUT(葡萄糖转运蛋白)转运体进入细胞质,再通过磷酸化和底物级调节等多种机制被代谢成乳酸或乙酸等代谢产物,最终被到线粒体内的三羧酸循环中氧化产生ATP。
这个过程中,涉及到的蛋白质和信号分子有哪些,他们之间的相互作用如何协调完成这个过程,需要我们细分说明。
GLUT转运蛋白是葡萄糖进入细胞膜的门卫,它的稳定表达与调控是维持葡萄糖代谢的基础。
研究发现,GLUT的蛋白质结构及其基因表达在不同组织和生理状态中呈现差异,不同的组织内的GLUT isoform(同一基因不同剪切产生的多种同源蛋白)表达量和分布也不一样,这意味着GLUT调控机制的多样性和复杂性。
GLUT调控除了从基因表达上进行,还有从细胞膜表面上进行。
磷酸化是其中重要的一种,通过磷酸化可以改变GLUT的空间构型,影响其转运速率。
例如,糖尿病患者药物metformin(丁酸格列汀)通过抑制三磷酸腺苷(ATP)/腺苷酸激活蛋白激酶(AMPK)抑制GLUT4磷酸化,提高其在细胞膜表面的长期稳定性和能量代谢能力。
机体内GLUT的上调和下调也常由信号分子如insulin,insulin-like growth factor-1等介导。
葡萄糖代谢途径中,肝脏和肾脏的代谢过程更为复杂。
肝脏可以通过糖异生(产生葡萄糖)和异酸生成(代谢酮体)等途径,在不同生理和病理状态中调节血糖水平;肾脏中的代谢则与水钠平衡和酸碱平衡密切相关。
糖异生和异酸生成中的多种酶、转录因子如磷酸果糖激酶、糖原合成酶、糖皮质激素受体等参与其中,并受到一系列分子的调节。
项目名称:糖脂代谢稳态调控的分子机制首席科学家:林圣彩厦门大学起止年限:2011.1至2015.8依托部门:教育部二、预期目标1. 总体目标确定机体和细胞在不同生理状况和环境因素下维持糖脂代谢稳态的分子机制,阐明在细胞生长和应激反应中起重要作用的调节因子调控细胞代谢的信号通路网络,为糖脂代谢紊乱造成的肥胖、脂肪肝、糖尿病和癌症的早期诊断和治疗提供理论依据。
2. 五年预期目标(1) 建立对实验动物代谢相关的生理生化指标分析的技术平台,发现相关基因敲除或转基因小鼠造成糖脂代谢紊乱的信号通路。
(2) 较系统地描述在逆境下机体和细胞调控糖脂代谢的分子网络以及调控过程中关键蛋白质和蛋白质复合体的动态调控机制。
(3) 发现新的参与代谢调控的基因,为代谢性疾病和肿瘤的防治提供新的分子靶标。
(4) 培养高质量博士研究生20-30名,培养3-5名享有国际知名度的专家和5-8名中青年学术带头人。
(5) 在国际重要刊物发表SCI论文15-25篇,其中争取在Cell、Nature、Science或其子刊等影响因子10以上杂志发表研究论文5-10篇,申请发明专利3-5项。
三、研究方案1. 总体研究方案细胞能量代谢是细胞最基本、最重要的活动之一,与细胞的繁殖、分化、凋亡、运动、信号转导及多种重要疾病的发生密切相关,是生命科学的一个重要领域。
细胞要通过能量感应系统随时监测其能量水平状态,在不同的物质和能量状态下要不断地通过细胞内的代谢调控途径来调节其代谢水平以达到一种稳态。
同时,细胞在面对内外界一些不良因素时也会做出相应的代谢变化,这些应激反应对细胞正常的生长和功能是极其重要的。
如果这些应激反应失调,就会使细胞代谢发生异变,导致如前所述的多种人类重大疾病的发生。
本项目的总体研究方案拟利用我们在蛋白质科学、细胞代谢、细胞信号转导等研究领域的研究优势和技术手段,结合细胞生物学、动物生理学等学科的研究方法,集中力量多层次、多角度地研究与细胞代谢调控相关的信号通路网络,分离和鉴定参与细胞代谢调控的新的基因和信号通路,探讨各个信号通路之间的动态调控机制,并研究细胞异常代谢的信号通路,揭示代谢异常与糖尿病、肿瘤等重大疾病的关系。
酵母菌对糖代谢的调控机制酵母菌广泛应用于生物学研究和工业生产中,其糖代谢调控机制是研究的热点之一。
糖代谢是细胞生命活动的重要组成部分,酵母菌通过调节糖代谢可以适应不同的生存环境。
本文将从糖的运输、糖的调控以及ATP能量供应等方面,探讨酵母菌对糖代谢的调控机制。
一、糖的运输酵母菌利用多种载体蛋白将外源糖从环境中吸收入细胞内部进行代谢。
其中,主要的载体蛋白有Hxt、Gal2、Stl1等。
这些载体蛋白担负着将外源糖通过细胞膜扩散到胞质中的重要任务。
Hxt是葡萄糖、果糖、甘露糖等单糖的共同载体蛋白,其表达水平和糖浓度相关。
当糖的浓度较低时,Hxt的表达水平较高;当糖浓度较高时,Hxt的表达水平下降。
Gal2是氧化型半乳糖和D-半乳糖的载体蛋白,其表达受到Gal3和Gal80的共同调节。
Stl1是L-松针糖和D-木糖的载体蛋白,其表达和糖浓度和ATP水平相关。
通过调节这些载体蛋白的表达水平,酵母菌可以有效控制外源糖物质的吸收入细胞的速度以及代谢产物的积累。
二、糖的调控酵母菌中的糖分解途径主要有两条通路,即酵母菌糖(YP)途径和磷酸戊糖(EMP)途径,它们分别通过碳源和酶的来源不同,对细胞代谢产生不同的影响。
糖的代谢调控主要依赖于以下几个方面:1. 糖信号通路酵母菌中的糖信号通路主要通过六种糖酵解产物参与,它们分别是葡萄糖-6-磷酸(G6P)、二磷酸甘露醇(F-2,P)、香豆酸(U)、3-磷酸甘油(PGA)、丙酮酸(PYR)和乳酸(LAC)。
其中,G6P和F-2,P被认为是主要的糖信号分子,通过信号转导途径逐渐转化为细胞内部的信号代表物,参与调控与糖代谢相关的基因表达和酶活性。
2. Grr1蛋白相关机制Grr1蛋白是酵母细胞中的一种RWD(RING finger and WD40 domain-containing protein)型蛋白,与Ubiquitin连接酶一起参与酵母中糖代谢调控。
Grr1蛋白可以与一系列与糖代谢相关的蛋白结合,包括Hxt1/3/4、Glc7、Hxk2等,从而参与调控这些蛋白的降解和稳定性。
多糖调节脂代谢的机制
多糖调节脂代谢的机制涉及多个方面。
首先,多糖能够增加肝糖原的合成,这有助于维持血糖稳定,减少脂肪的合成和堆积。
其次,多糖能够调节肠道菌群,增加肠道中有益菌的数量,减少有害菌的数量,从而改善肠道环境,减少脂肪的吸收和堆积。
此外,多糖还能够提高抗氧化能力,改善脂质过度氧化,从而改善脂代谢。
具体来说,多糖调节脂代谢的机制可以包括以下几个方面:
抑制脂肪的吸收:多糖在肠道内可以形成一种粘稠的物质,减少脂肪的吸收和转运,从而降低血浆中的脂肪含量。
促进脂肪的分解和代谢:多糖可以促进脂肪细胞内脂肪的分解和代谢,加速脂肪的消耗和排出,从而减少脂肪的堆积。
调节脂肪合成相关基因的表达:多糖可以调节脂肪合成相关基因的表达,减少脂肪的合成和堆积。
改善胰岛素抵抗:多糖可以改善胰岛素抵抗,增加胰岛素的敏感性和含量,从而改善糖脂代谢。
总之,多糖调节脂代谢的机制涉及多个方面,包括抑制脂肪的吸收、促进脂肪的分解和代谢、调节脂肪合成相关基因的表达以及改善胰岛素抵抗等。
这些机制共同作用,从而发挥多糖对脂代谢的调节作用。
糖脂蛋白质代谢之间的联系一、介绍在生物体内,糖脂蛋白质是三种重要的生物大分子,它们在细胞内起着各种关键的功能作用。
糖脂蛋白质代谢是指生物体内糖类、脂类和蛋白质相互转化、合成和分解的过程。
糖脂蛋白质代谢之间存在着紧密的联系,彼此相互影响和调控,共同维持着生物体的正常功能和稳态。
二、糖脂蛋白质代谢之间的联系1. 能量代谢糖类和脂类在代谢过程中可以转化为能量供给生物体的各种生命活动所需。
糖类主要通过糖酵解途径产生能量,在细胞质中分解为乳酸或产生ATP。
脂类则通过脂肪酸氧化途径产生能量,在细胞质中进行β-氧化反应产生乙酰辅酶A和ATP。
这些产生的能量可以通过氧化磷酸化作用制造更多ATP,供给细胞和整个生物体的各种生命活动。
2. 结构支持糖脂蛋白质作为生物体的重要组成部分,提供了细胞和组织的结构支持。
糖脂蛋白质可以在细胞膜上形成双层结构,维持细胞的完整性和稳定性。
同时,脂质还可以形成胆固醇,调节细胞膜的流动性和通透性。
3. 信号传导糖脂蛋白质在细胞间传递信号起着重要的作用。
糖类和脂质可以通过糖基化和脂质调控细胞表面的受体和信号分子的结合和活性,参与到细胞信号传导的过程中。
这些信号可以调节细胞的生长、分化、凋亡和其他生物学过程,从而维持整个生物体的稳态。
4. 代谢调节糖脂蛋白质之间的代谢联系和调节是相互影响的。
例如,糖类和脂质的代谢能力会影响蛋白质的合成和降解速率。
糖类和脂质的合成需要消耗ATP,而蛋白质的合成和降解也需要能量的供给。
因此,糖脂蛋白质代谢之间的平衡和调节是相互依赖的。
三、糖脂蛋白质代谢异常与疾病关系1. 糖脂代谢异常糖脂代谢异常是一类常见的代谢性疾病,包括糖尿病、高血脂症等。
糖尿病是由于胰岛素分泌不足或细胞对胰岛素反应不正常,导致血糖升高和碳水化合物代谢紊乱。
高血脂症是由于脂质代谢紊乱,血液中甘油三酯和胆固醇水平升高,容易引发心血管疾病。
2. 蛋白质代谢异常蛋白质代谢异常常见的疾病有蛋白质能量营养不良、蛋白质过敏等。
GLP-1对血糖稳态调控作用特点及其机制马虹宇1 隋宇玢2(1黑龙江省医院检验科黑龙江哈尔滨 150001; 2哈尔滨医科大学附属第一医院心内科黑龙江哈尔滨 150001)【中图分类号】R458+.5【文献标识码】A【文章编号】1672-5085(2012)33-0157-02胰高血糖素样肽-1(Glucagon-like peptide,GLP-1)是30个氨基酸构成的多肽。
GLP-1与胰高血糖素的氨基酸序列有50%同源性,故而得名。
它是由含有160个氨基酸残基的胰高血糖素原,在胰岛α细胞内被酶解为29氨基酸的胰高血糖素,而在肠粘膜L细胞(它主要分布于回肠和结肠粘膜)内被酶解为30氨基酸的GLP-1。
GLP-1是参与血糖稳态调控的重要的消化道激素。
对GLP-1生物学作用的基础研究与临床应用已取得突破性进展,对2型糖尿病的治疗开辟了崭新的途径。
现仅就GLP-1对血糖调控作用的特点与机制,简要综述如下。
一.GLP-1对血糖调控作用的特点[1-6]1.GLP-1降糖作用呈高度的葡萄糖浓度依赖性GLP-1具有明显降糖作用,主要通过促进胰岛β细胞分泌胰岛素,和抑制α细胞分泌胰高血糖素。
GLP-1的降低血糖作用严格依赖于血糖浓度,即在血糖水平升高的情况下,GLP-1才能发挥其降糖作用,血糖浓度越高,GLP-1的降糖作用越强,而血糖浓度降至正常或偏低,则基本上不再发挥作用。
当血糖降至4mmol/L时,外源GLP-1已无降糖作用。
GLP-1的这一特性,能保障将高血糖降至正常水平并保持相对稳定而不发生低血糖。
2.GLP-1的降糖作用在餐后最强进餐引起GLP-1的大量分泌。
在餐后30-60分钟,GLP-1分泌量最多,进而发挥有效的降糖作用。
食物在肠内的消化产物中,葡萄糖是GLP-1分泌的最强刺激物。
GLP-1的基础水平约为(0.4-1.4)x10-12mol/L,餐后GLP-1水平迅速上升,在30-60分钟,可达峰值,约为(10-12)×10-12mol/L。
项目名称-糖脂代谢稳态调控的分子机制-首席科学家-林圣彩厦门大学-项目名称: 糖脂代谢稳态调控的分子机制首席科学家: 林圣彩厦门大学起止年限: 2011.1至2015.8依托部门: 教育部二、预期目标1. 总体目标确定机体和细胞在不同生理状况和环境因素下维持糖脂代谢稳态的分子机制~阐明在细胞生长和应激反应中起重要作用的调节因子调控细胞代谢的信号通路网络~为糖脂代谢紊乱造成的肥胖、脂肪肝、糖尿病和癌症的早期诊断和治疗提供理论依据。
2. 五年预期目标(1) 建立对实验动物代谢相关的生理生化指标分析的技术平台~发现相关基因敲除或转基因小鼠造成糖脂代谢紊乱的信号通路。
(2) 较系统地描述在逆境下机体和细胞调控糖脂代谢的分子网络以及调控过程中关键蛋白质和蛋白质复合体的动态调控机制。
(3) 发现新的参与代谢调控的基因~为代谢性疾病和肿瘤的防治提供新的分子靶标。
(4) 培养高质量博士研究生20-30名~培养3-5名享有国际知名度的专家和5-8名中青年学术带头人。
(5) 在国际重要刊物发表SCI论文15-25篇~其中争取在Cell、Nature、Science或其子刊等影响因子10以上杂志发表研究论文5-10篇~申请发明专利3-5项。
三、研究方案1. 总体研究方案细胞能量代谢是细胞最基本、最重要的活动之一~与细胞的繁殖、分化、凋亡、运动、信号转导及多种重要疾病的发生密切相关~是生命科学的一个重要领域。
细胞要通过能量感应系统随时监测其能量水平状态~在不同的物质和能量状态下要不断地通过细胞内的代谢调控途径来调节其代谢水平以达到一种稳态。
同时~细胞在面对内外界一些不良因素时也会做出相应的代谢变化~这些应激反应对细胞正常的生长和功能是极其重要的。
如果这些应激反应失调~就会使细胞代谢发生异变~导致如前所述的多种人类重大疾病的发生。
本项目的总体研究方案拟利用我们在蛋白质科学、细胞代谢、细胞信号转导等研究领域的研究优势和技术手段~结合细胞生物学、动物生理学等学科的研究方法~集中力量多层次、多角度地研究与细胞代谢调控相关的信号通路网络~分离和鉴定参与细胞代谢调控的新的基因和信号通路~探讨各个信号通路之间的动态调控机制~并研究细胞异常代谢的信号通路~揭示代谢异常与糖尿病、肿瘤等重大疾病的关系。
生物化学中的代谢调控和反馈机制生物化学是研究生命体内各种生物分子及其转化过程的一门学科。
代谢是生物体内发生的化学反应的总称,通过代谢调控可以调节生物体内各种代谢通路的速度,从而维持生命体内稳定的内环境。
而代谢调控的一个重要机制就是反馈调节。
一、代谢调控的基本原理代谢调控是指生物体通过调节内源性或外源性物质的浓度、活性态等来调节特定代谢途径或细胞活动的一种生物学机制。
代谢调控的实现依赖于一系列酶的协同作用,酶在代谢调控中作为催化剂发挥着重要作用。
酶的活性受多种因素影响,包括温度、pH、底物浓度、辅因子等。
当这些因素发生变化时,会直接影响酶的活性,从而调节代谢途径的进行。
二、代谢调控的方式代谢调控主要通过以下几种方式实现:①底物水平的调控。
当特定底物的浓度发生变化时,可以影响到相关代谢途径的进行。
例如,胆固醇合成途径中,胆固醇可以通过负反馈调节抑制HMG—CoA还原酶的活性,从而调控胆固醇合成的速率。
②产物水平的调控。
产物在合成过程中会不断累积,当产物浓度达到一定水平时,会通过负反馈调节抑制前体酶的活性,从而减少产物的合成速率。
③调节酶的活性。
酶的活性受多种因素影响,包括温度、pH、底物结合等,这些因素将直接影响酶的构象和活性。
通过调节这些因素,可以直接影响到代谢途径的进行。
三、反馈调节机制的作用反馈调节是生物体内一种重要的负反馈调节机制,通过反馈调节可以调节代谢途径的速率,从而维持生物体内各种代谢反应的平衡。
反馈调节的基本原理是通过产物在代谢过程中的积累,抑制前体酶的活性,从而降低产物的合成速率,以维持代谢途径的稳定进行。
反馈调节的例子有很多,其中包括胆固醇合成途径中的HMG—CoA还原酶的调节、脂肪酸合成途径中的乙酰辅酶A群转酶的调节等。
总之,生物体内的代谢调控是一个复杂的网络系统,通过一系列的调控机制可以实现代谢通路的调节和平衡。
其中,反馈调节作为一种重要的调控机制在维持生物体内代谢平衡方面发挥着重要作用,为生命活动的正常进行提供了保障。
糖脂代谢作用机理糖脂代谢是人体能量代谢的重要过程之一,它涉及到糖类和脂类物质在体内的合成、降解和利用过程。
糖脂代谢的正常调节对于维持人体能量平衡和正常生理功能至关重要。
一、糖类代谢机理糖类是人体获得能量的重要来源之一,主要以葡萄糖为代表。
葡萄糖经过消化吸收后进入血液,被运输到各个组织和器官。
细胞内的葡萄糖可以通过糖原合成途径转化为糖原,储存起来以供需要时释放能量。
当血液中的葡萄糖浓度升高时,胰岛素会被释放出来,促进葡萄糖的摄取和利用,同时抑制糖原的合成和分解。
而当血液中的葡萄糖浓度降低时,胰岛素分泌减少,使得脂肪组织释放脂肪酸,肝脏分解糖原生成葡萄糖释放到血液中,以供其他组织使用。
二、脂类代谢机理脂类是人体的重要能量储备物质,主要以三酸甘油脂为代表。
三酸甘油脂是由甘油和三个脂肪酸分子结合而成,它在体内通过脂肪的合成、降解和利用过程发挥作用。
脂肪的合成主要发生在肝脏和脂肪组织中,通过合成酶的作用将脂肪酸和甘油结合形成三酸甘油脂,储存在脂肪组织中。
当体内能量需求增加时,脂肪组织会分解三酸甘油脂释放脂肪酸,通过血液运输到需要能量的组织,经过β氧化反应进一步分解为辅酶A和乙酰辅酶A,最终进入三羧酸循环产生能量。
三、糖脂代谢的相互调节糖类和脂类代谢在人体内相互作用,通过一系列酶的调控和激素的作用来保持能量的平衡。
胰岛素是糖脂代谢的重要调节激素,它可以促进葡萄糖的摄取和利用,抑制葡萄糖的产生和释放,同时也可以抑制脂肪酸的分解和产生。
胰高血糖素则相反,它可以抑制葡萄糖的摄取和利用,促进葡萄糖的产生和释放,同时也可以促进脂肪酸的分解和产生。
这种相互作用的调节机制可以根据体内的能量需求和供应情况进行灵活调整,以维持能量的平衡。
四、糖脂代谢的相关疾病糖脂代谢紊乱会导致一系列相关疾病的发生,如肥胖、糖尿病和高血脂等。
肥胖是由于能量摄入超过能量消耗导致体内脂肪过多积累。
糖尿病是由于胰岛素分泌不足或细胞对胰岛素不敏感引起的血糖升高。
瘦素在糖脂代谢中的调控作用一、本文概述随着社会的发展和生活方式的改变,糖脂代谢紊乱已成为全球性的健康问题。
瘦素(Leptin),作为一种由肥胖基因编码的蛋白质激素,自1994年被发现以来,一直是糖尿病和肥胖症研究领域的热点。
瘦素的主要功能是通过与下丘脑中的瘦素受体结合,调节食物摄入、能量消耗和能量平衡,从而在糖脂代谢中发挥关键的调控作用。
本文旨在全面探讨瘦素在糖脂代谢中的调控作用。
将回顾瘦素的发现及其生物学特性,包括其合成、分泌和作用机制。
接着,将详细讨论瘦素在糖代谢中的作用,包括其对胰岛素敏感性的影响、在葡萄糖稳态调节中的作用以及在糖尿病发病机制中的角色。
本文还将探讨瘦素在脂肪代谢中的作用,包括脂肪合成、脂肪分解以及胆固醇代谢的调控。
本文将综述近年来关于瘦素抗性(Leptin resistance)的研究进展,探讨其在肥胖和糖尿病等代谢性疾病中的作用。
通过这些讨论,本文旨在为深入理解瘦素在糖脂代谢中的调控作用提供科学依据,并为相关疾病的治疗策略提供新的思路。
二、瘦素与糖代谢的调控瘦素作为一种由脂肪组织分泌的激素,其在糖代谢中的调控作用日益受到关注。
瘦素通过与其受体结合,在多个层面参与并调控糖代谢过程,对维持血糖稳态具有重要意义。
瘦素能够影响胰岛素的分泌和敏感性。
研究表明,瘦素能够刺激胰岛细胞分泌胰岛素,同时提高外周组织对胰岛素的敏感性,从而增强机体对葡萄糖的利用。
这种作用在肥胖和糖尿病患者中尤为显著,瘦素水平的提高有助于改善胰岛素抵抗,降低血糖水平。
瘦素还能调节肝脏的糖异生和糖原合成。
瘦素能够抑制肝脏中糖异生相关酶的活性,减少葡萄糖的生成。
同时,瘦素还能促进肝脏糖原的合成和储存,进一步降低血糖水平。
这些作用共同维持了肝脏在糖代谢中的稳态。
瘦素还能影响骨骼肌对葡萄糖的摄取和利用。
通过刺激骨骼肌中葡萄糖转运蛋白的表达,瘦素能够促进骨骼肌对葡萄糖的摄取,提高葡萄糖的氧化利用率。
这种作用有助于减少葡萄糖在血液中的积累,从而维持血糖的稳定。
动物营养学报2020,32(9):4078⁃4085ChineseJournalofAnimalNutrition㊀doi:10.3969/j.issn.1006⁃267x.2020.09.015支链氨基酸对动物糖脂代谢的调控及作用机理陈嘉艺㊀周昕博㊀单安山㊀马清泉∗(东北农业大学动物科学技术学院,哈尔滨150030)摘㊀要:动物的糖脂代谢维持着机体的能量平衡,若糖脂代谢紊乱则可能引发一系列代谢病症,如肥胖㊁胰岛素抵抗等㊂近年来的研究发现,支链氨基酸作为营养物质和信号分子可以调控动物机体的糖脂代谢,这为预防和治疗糖脂代谢相关性疾病提供了新的思路,也可为畜牧生产的营养调控提供参考㊂本文主要概括了支链氨基酸对糖脂代谢有何影响,并阐述其调控机理㊂关键词:支链氨基酸;糖脂代谢;调控;机理中图分类号:S811.3㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀㊀文章编号:1006⁃267X(2020)09⁃4078⁃08收稿日期:2020-02-26基金项目:国家重点研发计划(2018YFD0501202);国家自然科学基金项目(31772611,31601949);黑龙江省自然科学基金项目(C2017016)作者简介:陈嘉艺(1997 ),女,黑龙江哈尔滨人,硕士研究生,从事动物营养与生理的研究㊂E⁃mail:745761002@qq.com∗通信作者:马清泉,副研究员,博士生导师,E⁃mail:maqingquan@neau.edu.cn㊀㊀支链氨基酸(BCAA)是动物机体所必需的营养物质,是组成蛋白质的基本单位[1]㊂它参与各种营养代谢过程,可作为信号分子调控机体糖脂代谢和能量平衡[2],对于人体健康和畜禽生产都具有重要意义㊂对人类而言,营养过剩会导致脂肪沉积增加㊁机体糖脂代谢功能紊乱,这大大增加了其他相关并发症的患病风险㊂例如肥胖可导致胰岛素抵抗进而引发2型糖尿病㊁血脂异常可导致高血压和动脉粥样硬化等[3],改变BCAA的摄入量对缓解此类病症有一定帮助㊂对畜禽动物而言,为了保证畜产品质量,适当的沉积脂肪是必要的㊂通过在饲粮中补充BCAA的方式调控糖脂代谢可以提升动物的生长与生产性能,增加肌间脂肪,改善肉质和畜产品品质[4]㊂然而畜禽集约化养殖较多关注生产效率和经济效益,常选择高蛋白质㊁高能饲料满足生产需求㊂营养密度高的饲粮容易导致机体糖脂代谢稳态失调,脂肪沉积过多影响生产性能,通过减少BCAA的摄入可降低脂肪沉积[5]㊂因此针对不同情况的生产需求,BCAA的最适摄入量也不尽相同㊂本文总结了BCAA对动物机体糖脂代谢的影响及其调控机理,为相关研究提供参考㊂1㊀BCAA概述㊀㊀BCAA因其特殊的侧链结构被命名,包括亮氨酸㊁异亮氨酸和缬氨酸,它们都属于人和畜禽体内不能合成而必须从外源摄入的氨基酸,是维持动物机体生长需要的营养物质㊂BCAA主要参与蛋白质的合成与分解代谢过程㊁促进肌肉蛋白的合成㊁防止肌肉流失[6];BCAA被证明能够激活与线粒体活动增加有关的调节靶点,从而可增强细胞代谢;BCAA又可增强机体免疫功能㊁促进肠道发育㊁调节雌性泌乳功能和促进胚胎发育[7-8]㊂体重趋于稳定的肥胖个体中,BCAA的含量与肝脂肪的储存和胰岛素抵抗密切相关[9],这暗示着BCAA参与调控哺乳动物的糖脂代谢㊂2㊀BCAA对糖脂代谢的调控2.1㊀BCAA对糖脂代谢的影响㊀㊀BCAA可调控机体的能量消耗㊁脂肪沉积㊁葡萄糖稳态和胰岛素敏感性,单独补充一种BCAA与补充混合BCAA产生的效果不相同,其中亮氨酸调控糖脂代谢的效果尤为明显,相关报道也不完全一致㊂给断奶仔猪饲喂高亮氨酸饲粮(2.10%9期陈嘉艺等:支链氨基酸对动物糖脂代谢的调控及作用机理亮氨酸)和正常亮氨酸饲粮(1.66%亮氨酸)发现,与正常饲粮相比,高亮氨酸饲粮可改变能量代谢,抑制肌肉的脂肪酸β-氧化,激活糖酵解作用,并能促进骨骼肌的发育[10];在肉鸡卵内注射亮氨酸不仅可以促进雏鸡的胚胎生长㊁采食量㊁肌肉发育,还能缓解热应激条件下的肉鸡血浆葡萄糖含量升高和甘油三酯含量降低的现象㊂通过注射亮氨酸,显著提升了雏鸡血浆甘油三酯和非酯化脂肪酸的含量,帮助提高肝脏脂质代谢,增强耐热性[11];另有报道显示,增加亮氨酸的摄入降低了血清和肝脏中胆固醇和甘油三酯的含量,有助于缓解C57BL/6J小鼠由于饮食不当诱导的肥胖㊁高血糖症[12-13]㊂㊀㊀Woo等[14]给肥胖和糖尿病前期的患者每日额外补充3种混合的BCAA,4周后发现患者的葡萄糖代谢有所改善㊂而Cummings等[15]的试验发现,额外补充3种BCAA使得C57BL/6J小鼠的体内皮下和肝脏脂肪含量升高,并没有缓解肥胖病症;相反,减少BCAA的含量可降低小鼠体内的脂肪含量,提高葡萄糖和胰岛素耐量,改善肥胖和胰岛素抵抗㊂2.2㊀缺乏BCAA对糖脂代谢的影响㊀㊀与外源补充BCAA对于糖脂代谢会产生不同试验结果相比,饮食中缺乏BCAA的试验模型一般都会改善动物机体的糖脂代谢水平㊂当体内的亮氨酸缺乏时,全身各个组织和神经系统均会感应亮氨酸含量下降并对其产生应答㊂给C57BL/6J小鼠饲喂缺乏亮氨酸的饲粮,不仅可以降低空腹血糖㊁胰岛素含量以及胰岛素抵抗指数[16],还能增加小鼠的日常能量消耗同时降低采食量和体重,尤其使白色脂肪组织(WAT)大幅减少[16-17]㊂WAT感应到体内亮氨酸缺乏,并在神经系统的帮助下促进脂质和能量代谢,使体脂肪氧化分解增多[18]㊂而且在小鼠缺乏亮氨酸饮食一段时间后,通过在下丘脑注射补充亮氨酸,可以阻断由于亮氨酸缺乏引起的能量消耗和脂肪损失[18]㊂同样,当饲粮中缺乏异亮氨酸或缬氨酸时,脂肪组织中生脂基因和脂解基因的表达分别减少和增加,这与饲粮中缺乏亮氨酸的效果类似[19]㊂因此,对于肥胖相关的糖尿病症来说,短时期内在饮食中剥夺BCAA有助于缓解病症㊂2.3㊀BCAA对畜禽糖脂代谢的影响㊀㊀蛋白质限制是节约蛋白质原料㊁降低饲料成本和减少畜禽养殖中氮排放的一种常用方法[20]㊂但是饲喂低蛋白质饲粮的畜禽常常体重和生产性能不达标,也因摄入了更高比例的碳水化合物,沉积背膘增加,影响胴体品质㊂这可能与低蛋白质饲粮中缺少参与蛋白质合成和糖脂代谢的功能性氨基酸相关[21]㊂许多试验结果表明,BCAA的补充很大程度上可以补偿由于蛋白质限制引起的损失㊂在猪的蛋白质限制饲粮中添加组合BCAA可使猪的生长性能和体组成得到改善,体重和体脂肪能增加到与普通饲粮相似的效果[4,22]㊂BCAA的补充改变了猪的脂质代谢,提高了脂质摄取和生脂基因的mRNA表达水平,缓解了由于蛋白质限制引起瘦素含量升高的现象[22]㊂㊀㊀饲粮中BCAA含量过多也可能会损害细胞代谢和生长㊂对于集约化饲养的肉鸡来说,高密度的饲养和高能值的饲粮使其在短时期内消耗大量饲粮,胸肌和脂肪迅速增加,体重成倍增长,而过多的脂肪组织会降低鸡肉品质[23]㊂给雌性肉鸡饲喂不同BCAA含量的饲粮发现,与相对较高含量的BCAA组相比,低BCAA组的生长性能和免疫力无显著差异,但能通过调节肝脏中生脂基因的表达提高脂肪酸β氧化,有效降低了脂肪沉积[5]㊂㊀㊀添加BCAA的剂量和比例也是影响调控效果关键因素,合适的剂量与比例能在一定程度上改善动物的代谢功能和生长性能㊂不同的BCAA比例对脂质代谢和各部位脂肪组织造成的影响不相同㊂猪饲粮的BCAA比例(亮氨酸ʒ异亮氨酸ʒ缬氨酸)在1ʒ0.75ʒ0.75 1ʒ0.25ʒ0.25时,可以降低脂肪酸合成,促进脂解和脂联素分泌,从而减少脂肪积累[24]㊂因此,针对不同的生产需要可以改变BCAA的含量来调控脂肪的沉积㊂3㊀BCAA调控糖脂代谢的机理3.1㊀BCAA稳态影响糖脂代谢㊀㊀BCAA在机体代谢过程中存在着稳态,BCAA的动态平衡主要取决于其在组织中的分解代谢活性㊂BCAA的氧化分解主要是在肌肉组织,而肝脏是其初级分解产物的重要代谢器官㊂BCAA分解代谢是由支链氨基酸转氨酶(BCAT)起始的,它由2种异构体BCAT1(存在细胞质中)和BCAT2(存在于线粒体中)组成[25]㊂BCAT催化的脱氨反应主要发生在线粒体内,产生第1个分解代谢的BCAA产物,即支链α-酮酸(BCKA)[26]㊂亮氨9704㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报32卷酸㊁异亮氨酸和缬氨酸的脱氨基分解代谢物分别为2-酮异己酸㊁2-酮-3-甲基戊酸和2-酮异戊酸[27]㊂然后这些产物经过氧化脱羧化(E1α和E1β亚基)㊁转酰化(E2亚基)和脱氢(E3亚基),生成乙酰乙酸㊁琥珀酰辅酶A和乙酰辅酶A[25],随即进入三羧酸循环等代谢途径㊂该反应步骤由支链α-酮酸脱氢酶(BCKDH)复合物催化,BCK⁃DH复合物是BCAA分解代谢的限速酶,也是维持BCAA稳态的关键因素[26]㊂支链α-酮酸脱氢酶激酶(BCKDK)可对BCKDH磷酸化修饰并抑制其活性,线粒体磷酸酶2C(PP2Cm)可对BCKDH去磷酸化修饰并增强其活性[28-29]㊂㊀㊀动物体多种代谢疾病都与BCAA稳态失调有密切关联,因此BCAA及其衍生物可作为多种疾病包括胰岛素抵抗㊁2型糖尿病㊁心血管疾病的潜在生物标志物[30]㊂在肥胖个体中,BCAA的分解代谢基因表达相对下调,导致血浆中BCAA和BCKA积累增多[31]㊂最近也有研究表明,肥胖和糖尿病的动物和人类中BCKDH的表达降低,这可能导致了BCAA分解代谢缺陷,进而引发胰岛素抵抗和糖尿病的发展[32-33]㊂Zhou等[34]用BCK⁃DK的抑制剂增强BCKDH的活性,使遗传性肥胖(ob/ob)小鼠的BCAA分解代谢恢复正常,并显著缓解了肥胖和胰岛素抵抗㊂这些试验证明了肥胖相关的胰岛素抵抗和BCAA分解代谢缺陷紧密相关,并为通过操纵BCAA代谢来治疗糖尿病提供概念性依据㊂㊀㊀然而在肥胖的背景下,包括糖脂代谢异常的各种因素都会影响胰岛素敏感性和血糖调节㊂如今还尚不清楚BCAA分解代谢缺陷如何在不受肥胖影响的情况下直接影响糖脂代谢,因此需用相对健康或较低体重的动物进行试验㊂让人意外的是,相比于野生型对照组,PP2Cm基因敲除小鼠体重和脂肪组织减少且胰岛素敏感性得到提高[35]㊂所以BCAA分解代谢缺陷可能对正常动物和肥胖动物的葡萄糖代谢产生不同的甚至相反的影响,但这其中的复杂机制仍不清楚㊂3.2㊀BCAA调控糖脂代谢的信号通路㊀㊀哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)是PI3K相关激酶(PIKK)家族中1种丝氨酸/苏氨酸激酶,mTOR信号通路是机体调控各种营养代谢途径的基础信号通路,也是人和动物体一些代谢疾病的调节中枢[30]㊂葡萄糖㊁胰岛素㊁生长因子㊁氨基酸等营养物质均可刺激mTOR信号通路,从而影响机体多种代谢过程㊂mTOR系统包括mTORCl和mTORC22个复合体[36]㊂mTORCl可以磷酸化真核翻译起始因子4E(eIF4E)结合蛋白1(4EBPl)和核糖体蛋白S6激酶(S6K),进而调控蛋白合成的起始[37-38]㊂此外,氨基酸可通过脂酰肌醇-4,5-二磷酸3-激酶(PI3K)激活蛋白激酶B(Akt)信号传导,该途径又激活mTORC2,并调控细胞的生长㊁发育㊁增殖[30]㊂PI3K/Akt/mTOR信号通路是BCAA影响糖脂代谢㊁蛋白质合成㊁以及肠道健康的主要途径[30],故此信号途径可以作为BCAA干预改善营养代谢的潜在靶点㊂㊀㊀当动物体内循环脂质水平上升㊁能量过剩时会抑制BCKDH的表达并导致BCAA的分解代谢缺陷,使BCAA和BCKA水平升高[39]㊂外源BCAA摄入过多也会使BCAA积累,积累的BCAA,尤其是亮氨酸可以直接与其传感受器Ses⁃trin2相互作用,并通过溶酶体表面上的多种蛋白质相互作用来正向调节mTORC1的活性[40-41]㊂已经有研究表明,mTOR/S6K1信号通路的激活加剧了胰岛素抵抗㊂mTORC1下游目标S6K1可直接磷酸化胰岛素受体底物1(IRS1)的丝氨酸残基,包括Ser⁃302/307㊁Ser⁃307/312㊁Ser⁃632/636和Ser⁃1097/1101[16]㊂IRS1丝氨酸磷酸化的增加会降低IRS1的活性,使PI3K/Akt信号传导受到抑制并降低胰岛素敏感性以及糖原合成[42]㊂BCAA分解代谢缺陷引起胰岛素抵抗的过程如图1所示㊂㊀㊀相反,动物体内缺乏BCAA可以提升胰岛素敏感性和抑制脂肪组织生成㊂一方面,BCAA剥夺使一般性调控阻遏蛋白激酶2(GCN2)磷酸化,GCN2是一种可以感应氨基酸缺乏的丝/苏氨酸蛋白激酶,其进一步激活下丘脑真核起始因子2α(eIF2α)的磷酸化,eIF2α信号的激活会减少动物采食量㊂且有试验发现,缺乏BCAA的饮食使eIF2α的磷酸化显著增加[43]㊂另一方面,BCAA剥夺不仅抑制了mTOR/S6K1通路也激活了AMP依赖的蛋白激酶信号通路(AMPK)㊂AMPK是机体调节能量平衡的关键,其激活有助于提高胰岛素敏感性和脂肪组织动员[44]㊂由于mTOR的下调和AMPK的上调促进了PI3K/Akt信号传导[16],进而诱导转录因子Kruppel样因子15(KLF15)的表达㊂KLF15是葡萄糖㊁脂质㊁胆汁酸以及氨基酸08049期陈嘉艺等:支链氨基酸对动物糖脂代谢的调控及作用机理代谢的重要调节因子,KLF15的诱导可抑制脂肪生成和调节肌肉和脂肪组织中胰岛素敏感性葡萄糖转运蛋白4(GLUT4)的转运[25,45],使动物体各个组织包括肝脏㊁肌肉㊁脂肪组织中胰岛素敏感性增强,糖原合成增多㊂而在高含量BCAA条件下,KLF15的表达受到抑制,也就是说,BCAA可以通过PI3K/Akt对KLF15进行负调控[45]㊂㊀㊀BCAA:支链氨基酸branchedchainaminoacid;BCKDH:支链α-酮酸脱氢酶branched⁃chainalpha⁃ketoaciddehydrogen⁃ase;BCKA:支链α-酮酸branched⁃chainalpha⁃ketoacids;Akt:蛋白激酶BproteinkinaseB;mTORC1:哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合物1mammaliantargetofrapamycincomplex1;PI3K:脂酰肌醇-4,5-二磷酸3-激酶phosphatidylinositol⁃4,5⁃bisphos⁃phate3⁃kinase;IRS1:胰岛素受体底物1insulinreceptorsubstrate1;S6K1:核糖体蛋白S6激酶ribosomalproteinS6kinase㊂图1㊀BCAA分解代谢缺陷引起胰岛素抵抗Fig.1㊀InsulinresistancecausedbyBCAAcatabolicdefects3.3㊀BCAA对脂肪组织的调控㊀㊀脂肪组织不仅能通过对多余能量的储存和脂解来调节机体糖脂代谢水平,还可通过调节脂肪细胞中BCAA的分解代谢酶来调节体内循环BCAA的水平[31]㊂反之,BCAA的分解代谢对于脂肪生成也产生影响㊂在脂肪形成过程中BCAA分解代谢酶增加,BCAA分解氧化为合成脂质(如胆固醇㊁奇链脂肪酸)提供了中间体,且高含量的BCAA会增加脂肪细胞分化过程中的脂质含量[46]㊂因此,BCAA显著影响并调控脂肪组织的活动㊂㊀㊀首先,BCAA能对脂肪酸合成或分解酶进行调节,从而调控脂肪沉积㊂在小鼠的高脂模型中添加亮氨酸可以抑制脂肪合成并促进脂肪分解[47]㊂添加亮氨酸显著抑制了脂肪合成相关酶包括脂肪酸合成酶(FAS)㊁乙酰辅酶A羧化酶(ACC)以及调节脂肪酸合成关键酶基因表达的转录因子 固醇调节元件结合蛋白1(SREBP⁃1)等的表达,同时促进了脂肪分解相关酶包括激素敏感性脂肪酶(HSL)㊁甘油三酯脂肪酶(ATGL)的表达,从而改善高脂诱导的肥胖和肝脂肪变性[12,47]㊂Ma等[48]发现在小鼠高脂饲粮中添加异亮氨酸与添加亮氨酸效果相似,均能促进脂解基因的表达㊂㊀㊀其次,BCAA可提高脂肪细胞线粒体活动和产热,促进白色脂肪棕色化[12,47]㊂WAT是机体储存能量的主要器官,而棕色脂肪组织(BAT)是在机体冷刺激下适应性生热的主要器官㊂最新研究发现,在冷刺激下BAT不仅能增加葡萄糖和脂肪酸的氧化,还能通过棕色脂肪细胞中的转运体SLC25A44把BCAA转运到线粒体中,从而增加体内循环BCAA的消耗,有效防止肥胖和胰岛素抵抗㊂反之,在肥胖或糖尿病动物中BAT活性受损则会降低循环BCAA的清除率使体内BCAA积1804㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报32卷累[49]㊂由于BAT的特殊作用,WAT棕色化已成为众多肥胖疗法的目标[50]㊂WAT棕色化后的脂肪组织称为米色脂肪,其重要特征是解偶联蛋白(UCP)基因在WAT中的过表达㊂试验证明,UCP1和UCP3在小鼠脂肪组织中的表达增强可以减少脂肪积累[13,17]㊂同时,成纤维细胞生长因子21(FGF21)也已被证明能刺激肥胖小鼠和人WAT棕色化[51-52]㊂补充亮氨酸的小鼠WAT和BAT中UCP和FGF21的表达显著上调,可增加WAT棕色化和脂肪产热分解[12-13]㊂㊀㊀再者,BCAA可以调控沉默信息调节因子2相关酶1(Sirt1)的表达,Sirt1能通过多种方式调节脂代谢基因的表达,并降低脂肪沉积[53]㊂例如,它能促进过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅助激活因子1α(PGC⁃1α)[54]和抑制过氧化物酶增殖物激活受体γ(PPARγ)[55]的表达㊂PGC⁃1α使脂肪细胞线粒体含量和脂肪分泌因子脂联素含量增加,促进脂肪分解[12,54]㊂PPARγ是脂肪细胞分化的主要调节剂,其受到抑制能使前体脂肪细胞分化减少,脂肪组织的氧化分解增多[54]㊂PPARγ的活性也影响着机体BCAA含量以及胰岛素敏感性㊂Blanchard等[56]发现,WAT和BAT中PPARγ基因的敲除降低了BCAA分解代谢相关酶BCAT2和BCKDH的mRNA表达水平,抑制了BCAA的代谢过程㊂在肥胖条件下,使用PPARγ激动剂能增强BCAA的氧化并降低循环BCAA的含量,改善肌肉和其他组织的胰岛素敏感性,进而减轻mTORC1介导的抑制性IRS1磷酸化[56]㊂4㊀小㊀结㊀㊀综上所述,BCAA显著影响并调控动物机体的糖脂代谢㊂动物体糖脂代谢功能与动物BCAA分解代谢相互影响㊂若机体糖脂代谢功能紊乱(例如肥胖和胰岛素抵抗)则会导致BCAA代谢失调,体内循环BCAA含量升高;若外源BCAA摄入量过多打破了机体原有的BCAA稳态平衡则会引起BCAA分解代谢缺陷,进而影响正常的糖脂代谢功能㊂在畜禽生产养殖的不同阶段,通过控制外源供给BCAA的用量能达到动物健康生长的生产目标,通过动物体内的循环BCAA含量作为标记物可判断机体代谢情况,从而达到最佳的生产效率㊂㊀㊀目前BCAA对动物糖脂代谢调控机制的研究不够深入,仍在进一步探索中㊂而且得到的试验数据也存在局限性,这可能是由于试验模型不同㊁摄入营养物质不一致或供给方式㊁饲喂阶段不同所导致的㊂到目前为止,在3种BCAA中有关亮氨酸的研究颇多,而有关异亮氨酸㊁缬氨酸的研究相对较少,且其相关功能还有待于挖掘㊂深入了解BCAA调控糖脂代谢的机理并将其应用于实际生产中,对于动物的营养调控以及治疗人类的肥胖㊁糖尿病症有重大意义㊂参考文献:[1]㊀LOFTFIELDRB,HARRISA.Participationoffreea⁃minoacidsinproteinsynthesis[J].JournalofBiologi⁃calChemistry,1956,219(1):151-159.[2]㊀KIMBALLSR,JEFFERSONLS.Signalingpathwaysandmolecularmechanismsthroughwhichbranched⁃chainaminoacidsmediatetranslationalcontrolofpro⁃teinsynthesis[J].JournalofNutrition,2006,136(Suppl.1):227S-231S.[3]㊀覃羽乔,徐永芳,梁桂民,等.超重和肥胖与高血压㊁糖尿病的关系[J].中国公共卫生,2004,20(6):656-657.[4]㊀LIYH,WEIHK,LIFN,etal.Supplementationofbranched⁃chainaminoacidsinprotein⁃restricteddietsmodulatestheexpressionlevelsofaminoacidtrans⁃portersandenergymetabolismassociatedregulatorsintheadiposetissueofgrowingpigs[J].AnimalNutri⁃tion,2016,2(1):24-32.[5]㊀BAIJ,GREENEE,LIWF,etal.Branched⁃chaina⁃minoacidsmodulatetheexpressionofhepaticfattyacidmetabolism⁃relatedgenesinfemalebroilerchick⁃ens[J].MolecularNutritionandFoodResearch,2015,59(6):1171-1181.[6]㊀WILKINSONDJ,HOSSAINT,HILLDS,etal.Effectsofleucineanditsmetaboliteβ⁃hydroxy⁃β⁃methylbutyrateonhumanskeletalmuscleproteinme⁃tabolism[J].TheJournalofPhysiology,2013,591(11):2911-2923.[7]㊀HUTSONSM,SWEATTAJ,LANOUEKF.Branched⁃chainaminoacidmetabolism:implicationsforestablishingsafeintakes[J].JournalofNutrition,2005,135(Suppl.6):1557S-1564S.[8]㊀LEIJ,FENGDY,ZHANGYL,etal.Regulationofleucinecatabolismbymetabolicfuelsinmammaryep⁃ithelialcells[J].AminoAcids,2012,43(5):2179-2189.28049期陈嘉艺等:支链氨基酸对动物糖脂代谢的调控及作用机理[9]㊀HAUFES,WITTH,ENGELIS,etal.Branched⁃chainandaromaticaminoacids,insulinresistanceandliverspecificectopicfatstorageinoverweighttoobesesub⁃jects[J].Nutrition,MetabolismandCardiovascularDiseases,2016,26(7):637-642.[10]㊀FANQW,LONGBS,YANGK,etal.Dietaryleu⁃cinesupplementationaltersenergymetabolismandin⁃ducesslow⁃to⁃fasttransitionsinlongissimusdorsimuscleofweanlingpiglets[J].BritishJournalofNu⁃trition,2017,117(9):1222-1234.[11]㊀HANGF,YANGH,BUNGOT,etal.InovoL⁃leu⁃cineadministrationstimulateslipidmetabolismsinheat⁃exposedmale,butnotfemale,chickstoaffordthermotolerance[J].JournalofThermalBiology,2017,71:74-82.[12]㊀JIAOJ,HANSF,ZHANGW,etal.ChronicleucinesupplementationimproveslipidmetabolisminC57BL/6Jmicefedwithahigh⁃fat/cholesteroldiet[J].Food&NutritionResearch,2016,60(1):31304.[13]㊀ZHANGYY,GUOKY,LEBLANCRE,etal.In⁃creasingdietaryleucineintakereducesdiet⁃inducedo⁃besityandimprovesglucoseandcholesterolmetabo⁃lisminmiceviamultimechanisms[J].Diabetes,2007,56(6):1647-1654.[14]㊀WOOSL,YANGJP,HSUM,etal.Effectsofbranched⁃chainaminoacidsonglucosemetabolisminobese,prediabeticmenandwomen:arandomized,crossoverstudy[J].TheAmericanJournalofClinicalNutrition,2019,109(6):1569-1577.[15]㊀CUMMINGSNE,WILLIAMSEM,KASZAI,etal.Restorationofmetabolichealthbydecreasedcon⁃sumptionofbranched⁃chainaminoacids[J].TheJour⁃nalofPhysiology,2018,596(4):623-645.[16]㊀XIAOF,HUANGZY,LIHK,etal.Leucinedepri⁃vationincreaseshepaticinsulinsensitivityviaGCN2/mTOR/S6K1andAMPKpathways[J].Diabetes,2011,60(3):746-756.[17]㊀CHENGY,MENGQS,WANGCX,etal.Leucinedepri⁃vationdecreasesfatmassbystimulationoflipol⁃ysisinwhiteadiposetissueandupregulationofun⁃couplingprotein1(UCP1)inbrownposetissue[J].Diabetes,2010,59(1):17-25.[18]㊀CHENGY,ZHANGQ,MENGQS,etal.LeucinedeprivationstimulatesfatlossviaincreasingCRHex⁃pressioninthehypothalamusandactivatingthesym⁃patheticnervoussystem[J].MolecularEndocrinolo⁃gy,2011,25(9):1624-1635.[19]㊀DUY,MENGQS,ZHANGQ,etal.Isoleucineorvalinedepri⁃vationstimulatesfatlossviaincreasingenergyexpenditureandregulatinglipidmetabolisminWAT[J].AminoAcids,2012,43(2):725-734.[20]㊀WANGYM,ZHOUJY,WANGG,etal.Advancesinlow⁃proteindietsforswine[J].Journalofanim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鸢尾素调节糖脂代谢的作用及其在畜禽生产上的应用前景王蕾1,李硕2,刘悦2,邹田德2*(1. 四川省德阳市人民医院,四川德阳 618000;2. 江西农业大学动物科学技术学院,江西省动物营养重点实验室,江西南昌 330045)摘 要:鸢尾素(Irisin)是一种新近发现的可分泌型代谢调控因子,来源于III型纤连蛋白组件包含蛋白5(FNDC5)经剪切修饰形成的多肽片段,能够通过多种途径调控动物能量代谢和葡萄糖稳态,在改善畜禽肉品质和脂肪沉积方面表现出较高的研究和实践应用价值。
本文综述了Irisin调控机体糖脂代谢的作用及其分子机制,并展望了Irisin在畜禽生产上的应用前景,以期为改善动物健康和提高养殖效率提供新思路。
关键词:鸢尾素;表达调控;糖脂代谢;畜禽生产中图分类号:S816 文献标识码:A DOI编号:10.19556/j.0258-7033.20200622-06鸢尾素(Irisin)是一个新近发现的可分泌型代谢调控因子,由III型纤连蛋白组件包含蛋白5(Fibronectin Type III Domain-Containing Protein 5,FNDC5)水解产生,主要由骨骼肌、脂肪等组织表达和分泌[1]。
FNDC5基因表达具有过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅激活因子1α(Peroxisome Proliferator-Activated Receptor γ Coactivator 1α,PGC1α)依赖和运动诱导性[2]。
Irisin可以通过多种途径改善肥胖和糖脂代谢,是一种有效的机体能量平衡调节因子,其促进白色脂肪棕色化,增加能量消耗,并特异性调节肌细胞对葡萄糖的摄取和吸收利用,改善胰岛素抵抗[2]。
Irisin与脂肪代谢相关指标(体质指数、体脂水平等)存在显著相关性,被认为是一种重要的脂类调节剂[3,4]。
虽然目前在人医和实验动物上针对Irisin进行了大量科学研究,但其在畜禽生产上的研究和应用在国内外鲜有报道。
第十五章代谢调节细胞代谢包括物质代谢和能量代谢。
细胞代谢是一个完整统一的网络,并且存在复杂的调节机制,这些调节机制都是在基因表达产物(蛋白质或RNA)的作用下进行的。
本章重点是:物质代谢途径的相互联系,酶活性的调节。
物质代谢途径的相互联系细胞代谢的基本原则是将各类物质分别纳入各自的共同代谢途径,以少数种类的反应转化种类繁多的分子。
不同代谢途径可以通过交叉点上关键的中间物而相互转化,其中三个关键的中间物是乙酰CoA、G-6-P、丙酮酸。
一、糖代谢与脂代谢的联系1、糖转变成脂糖经过酵解,生成磷酸二羟丙酮及丙酮酸。
磷酸二羟丙酮还原为甘油,丙酮酸氧化脱羧转变成乙酰CoA,合成脂肪酸。
2、脂转变成糖甘油经磷酸化为3-磷酸甘油,转变为磷酸二羟丙酮,异生为糖。
在植物、细菌中,脂肪酸转化成乙酰CoA,后者经乙醛酸循环生成琥珀酸,进入TCA,由草酰乙酸脱羧生成丙酮酸,生糖。
动物体内,无乙醛酸循环,乙酰CoA进入TCA氧化,生成CO2和H2O。
脂肪酸在动物体内也可以转变成糖,但此时必需要有其他来源的物质补充TCA中消耗的有机酸(草酰乙酸)。
糖利用受阻,依靠脂类物质供能量,脂肪动员,在肝中产生大量酮体(丙酮、乙酰乙酸、β-羟基丁酸)。
二、糖代谢与氨基酸代谢的关系1、糖的分解代谢为氨基酸合成提供碳架糖→ 丙酮酸→ α-酮戊二酸+ 草酰乙酸这三种酮酸,经过转氨作用分别生成Ala、Glu和Asp。
2、生糖氨基酸的碳架可以转变成糖凡是能生成丙酮酸、α—酮戊二酸、琥珀酸、草酰乙酸的a.a,称为生糖a.a。
Phe、Tyr、Ilr、Lys、Trp等可生成乙酰乙酰CoA,从而生成酮体。
Phe、Tyr等生糖及生酮。
三、氨基酸代谢与脂代谢的关系氨基酸的碳架都可以最终转变成乙酰CoA,可以用于脂肪酸和胆甾醇的合成。
生糖a.a的碳架可以转变成甘油。
Ser可以转变成胆胺和胆碱,合成脑磷脂和卵磷脂。
动物体内脂肪酸的降解产物乙酰CoA,不能为a.a合成提供净碳架。
细胞代谢的调节机制和信号通路细胞代谢是指生物体内各种化学反应产生的能量和物质转化过程。
这是维持生命的基本过程,能够支持细胞的正常运作。
代谢的过程不仅受到基因的影响,还受到环境、营养、药物等因素的影响。
为了保持组织和器官的正常功能,细胞必须运用各种方式来调节代谢过程。
一、代谢的调节机制代谢过程包括蛋白质、脂质、碳水化合物等生物大分子的生产和分解,这些过程受到酶的调节、基因表达和信号通路的调控。
其中,酶是调控代谢的主要目标,细胞中存在大量的酶,它们能够快速催化各种代谢反应。
酶的功能状态可以受到许多因素的调节,包括以下几个方面:1. 底物浓度:酶催化反应的速度通常会随着底物浓度的增加而增加。
因此,当细胞内某种代谢物的浓度增加时,它能够促进相应酶的活性。
2. 抑制物:某些代谢反应需要抑制物来抑制酶的活性。
例如,A型酶的活性可以通过B型酶产生的抑制物控制。
抑制物通常是亲和力很高的底物,当浓度过高时可以竞争性地结合到酶上,使其不再能够催化反应。
3. 温度:酶的活性通常会随着温度的变化而变化。
当温度过高或过低时,酶的结构可能会发生改变,从而导致活性的降低。
4. pH值:酶的活性还受到环境pH值的影响。
细胞内各种代谢反应通常会在特定的pH范围内发生。
二、信号通路的调节除了直接影响酶的活性以外,许多信号通路也通过调节基因表达、代谢途径的选择和酶的合成来调节代谢。
例如:1. 脂类调节途径:关键酶的合成和基因表达受到脂类信号分子的影响。
这些信号分子可以促进脂类在细胞中的代谢,同时也参与缺氧应激反应、免疫调节等过程。
2. AMPK信号通路:AMPK(AMP-activated protein kinase)通过调节蛋白合成、葡萄糖生成和脂肪酸氧化等途径,可以响应细胞的能量状态和代谢状况。
3. PI3K/Akt信号通路:这是细胞生长和代谢的重要调节途径,能够直接或间接地影响葡萄糖代谢、脂肪酸氧化等代谢过程。
4. 转录因子的调控:像核因子Nrf2、Yap/Taz这些转录因子能够通过调节细胞内代谢途径的选择、抗氧化反应和细胞周期进程来调节代谢。
项目名称:糖脂代谢稳态调控的分子机制首席科学家:林圣彩厦门大学起止年限:2011.1至2015.8依托部门:教育部二、预期目标1. 总体目标确定机体和细胞在不同生理状况和环境因素下维持糖脂代谢稳态的分子机制,阐明在细胞生长和应激反应中起重要作用的调节因子调控细胞代谢的信号通路网络,为糖脂代谢紊乱造成的肥胖、脂肪肝、糖尿病和癌症的早期诊断和治疗提供理论依据。
2. 五年预期目标(1) 建立对实验动物代谢相关的生理生化指标分析的技术平台,发现相关基因敲除或转基因小鼠造成糖脂代谢紊乱的信号通路。
(2) 较系统地描述在逆境下机体和细胞调控糖脂代谢的分子网络以及调控过程中关键蛋白质和蛋白质复合体的动态调控机制。
(3) 发现新的参与代谢调控的基因,为代谢性疾病和肿瘤的防治提供新的分子靶标。
(4) 培养高质量博士研究生20-30名,培养3-5名享有国际知名度的专家和5-8名中青年学术带头人。
(5) 在国际重要刊物发表SCI论文15-25篇,其中争取在Cell、Nature、Science或其子刊等影响因子10以上杂志发表研究论文5-10篇,申请发明专利3-5项。
三、研究方案1. 总体研究方案细胞能量代谢是细胞最基本、最重要的活动之一,与细胞的繁殖、分化、凋亡、运动、信号转导及多种重要疾病的发生密切相关,是生命科学的一个重要领域。
细胞要通过能量感应系统随时监测其能量水平状态,在不同的物质和能量状态下要不断地通过细胞内的代谢调控途径来调节其代谢水平以达到一种稳态。
同时,细胞在面对内外界一些不良因素时也会做出相应的代谢变化,这些应激反应对细胞正常的生长和功能是极其重要的。
如果这些应激反应失调,就会使细胞代谢发生异变,导致如前所述的多种人类重大疾病的发生。
本项目的总体研究方案拟利用我们在蛋白质科学、细胞代谢、细胞信号转导等研究领域的研究优势和技术手段,结合细胞生物学、动物生理学等学科的研究方法,集中力量多层次、多角度地研究与细胞代谢调控相关的信号通路网络,分离和鉴定参与细胞代谢调控的新的基因和信号通路,探讨各个信号通路之间的动态调控机制,并研究细胞异常代谢的信号通路,揭示代谢异常与糖尿病、肿瘤等重大疾病的关系。
项目总体研究方案如下图1:图1. 项目总体研究方案2.技术路线由于代谢调控常常涉及多种组织、器官乃至整个机体,因此利用基因敲除小鼠模型来确证基因在代谢过程中的生理功能已成为“金标准”。
本项目组已经拥有或正在构建各种基因敲除小鼠和转基因小鼠模型,包括TNKS2、PTEN、CKIP-1、cideb、p53、Lkb1、Tip60基因敲除小鼠以及cidea转基因小鼠。
我们将利用这些小鼠模型,比较研究代谢调控在正常生理状况以及不同内外因素的刺激下细胞能量代谢的变化及其调控的信号通路网络。
同时,我们也将借助体外细胞培养,特别是比较研究正常细胞以及肿瘤细胞在低氧状况下和目前常规培养状况下代谢调控的异同,并与机体内生理条件下代谢调控的情况相比较,寻找适合代谢调控研究的细胞培养模型。
在此基础上验证从动物模型得到的结果,并在分子水平上进一步深入研究影响细胞代谢的信号通路网络和调控机制。
此外,我们将通过酵母双杂交、分子筛层析、免疫共沉淀和质谱等等蛋白质研究手段捕捉并鉴定与代谢调控相关的蛋白质复合体及其组份,从而为阐明代谢调控中各种蛋白质复合体的动态组装奠定基础。
同时,利用蛋白质结构解析来揭示各种蛋白质复合体中蛋白质的相互作用关系。
故,项目的总体技术路线如图2:图2. 项目的总体技术路线3. 创新与特色本项目拟利用已有或正在进行的各种基因敲除小鼠模型,在动物个体的基础上阐明代谢调控的机理和生理作用。
同时,借助我们在脂质组学、代谢组学、蛋白质组学、功能基因组学方面的研究基础和优势,对调控糖脂代谢稳态的分子机制进行研究,探索细胞在不同逆境(低氧、缺氧、高脂等)下的代谢方式的转变及其调控信号通路网络的动态变化,特别是深入探讨细胞生长和应激反应的重要调节因子对细胞代谢的调控作用,将在分子水平、细胞水平以及动物个体水平上增进我们对代谢调控以及异常代谢与细胞异常增殖之间的关系的认识。
为最终阐明细胞糖脂代谢稳态调控的分子机制和相关重大疾病的防治提供理论基础。
4.课题设置课题1 糖脂转运及其稳态调控的的分子机制研究内容:细胞内糖脂代谢的稳态调控是维持细胞或机体基本生命活动的基础,糖脂代谢的紊乱与糖尿病、肥胖、脂肪肝、心血管疾病、细胞异常增殖以及癌症的发生和发展密切相关。
本课题将在分子、细胞和基因敲除小鼠水平上研究Axin、AMPK、TNKS2、PTEN、Cideb、Cidea等基因对葡萄糖转运、脂肪合成和储存、脂滴的形成等代谢途径的调节作用及其与肥胖症、脂肪肝和细胞异常增殖的关系。
从细胞学的角度来看,肥胖的发生是由于脂肪细胞数量的增加以及脂肪细胞中脂滴变大两个方面引起的。
研究表明,伴随着脂滴的变大,脂肪细胞变大,导致细胞炎症因子分泌的变化,例如resistin、TNFα和游离脂肪酸等分泌的增加,最终导致机体内胰岛素抵抗和糖尿病的发生。
因此,对脂滴的形成过程的研究,不仅有助于我们了解脂滴的生物学功能,而且对肥胖及肥胖引起的其它代谢综合症疾病,有深远意义。
课题1拟开展以下几个方面的研究:1. 糖代谢的稳态调控通过前期工作,我们发现Axin和AMPK 能相互作用并增强AMPK响应能量缺失的刺激,即A MPKα的第172位苏氨酸的磷酸化。
Axin敲低的细胞在受到低糖刺激的情况下,AMPKa的第172位苏氨酸的磷酸化水平增加幅度与正常细胞相比大幅降低。
这表明Axin是应对糖稳态变化的重要因子,且在AMPK活性调控的过程中扮演了重要角色。
我们拟进行以下实验,深入阐明Axin、AMPK 和糖稳态调控的关系:(1) 研究Axin调控AMPK活性的分子机制研究Axin调节AMPK的激活是通过影响AMPK上游激酶与AMPK的相互作用还是影响了AMPK三个亚基之间的相互作用。
(2) 应用小鼠模型研究Axin缺失或突变导致的AMPK活性的变化利用腺病毒感染系统特异性地敲低小鼠肝脏或肌肉中的Axin,或利用条件性基因敲除技术敲除小鼠肝脏或肌中的Axin,对这些小鼠施以饥饿等影响能量水平的刺激,观察动物体内AMPK活性的变化。
(3) 应用小鼠模型研究Axin缺失或突变导致的糖稳态平衡的改变对上述小鼠进行糖代谢相关生化指标的测定以及AMPK参与糖代谢相关基因的表达水平的检测。
(4) 研究Aurora在Axin调控AMPK活性中的作用Aurora是在生长中起重要作用的激酶,能调控Axin在中心粒上的定位,因此,我们拟研究Aurora是否在Axin调控AMPK活性中也起作用。
2. 研究葡萄糖转运和脂肪细胞生成的分子机制以及糖脂代谢异常与肥胖和胰岛素抵抗的关系(1) 研究Axin和TNKS2对葡萄糖转运的调节机理我们通过酵母双杂交实验发现Axin能与TNKS2相互作用;TNKS2与Kif3a之间相互作用;Axin与Kif3a 之间也存在相互作用。
Kif3是由Kif3a、Kif3b和KAP3构成的异源三聚体。
它是一种依赖于微管的马达动力蛋白质复合体,可以向微管正极定向移动,在细胞内承担膜性细胞器或生物大分子复合物的运输功能。
已有的研究表明在3T3-L1脂肪细胞中Kif3参与胰岛素调节的Glut4向细胞膜的转运。
TNKS2与GSV (Glut4 storage vesicle)上的IRAP有相互作用。
我们将通过免疫荧光实验确定Kif3a、TNKS2、Axin和Glut4之间是否有共定位,而且在胰岛素刺激下是否有向细胞膜共转移的现象。
同时,我们将用siRNA 干扰C2C12细胞中TNKS2、Axin及Kif3a的表达,观察细胞对胰岛素刺激下葡萄糖吸收的反应。
另外,用TNKS2抑制剂XA V939(由厦门大学生命科学学院沈月毛教授合成)刺激C2C12细胞,观察该抑制剂是否能降低胰岛素刺激引起的葡萄糖的吸收。
通过上述实验我们将证明Kif3a、TNKS2、Axin是否通过形成复合体来调控胰岛素刺激的Glut4的转运,从而调节葡萄糖的吸收。
(2) 分离TNKS2的新的蛋白质复合体为了更全面的找到以TNKS2为核心的调节糖脂代谢的分子网络,我们拟构建TNKS2不同片段的饵,使其覆盖TNKS2全蛋白质序列,进行大规模的酵母双杂交实验。
另一方面,我们拟以小鼠的肌肉、脂肪组织为原料,采用以高效液相色谱为核心的生化分离手段结合蛋白质谱分析技术,分离鉴定出不同生理水平下TNKS2复合体中的蛋白质组份,并用免疫共沉淀、免疫荧光共定位及GST- pulldown等方法进一步验证这些蛋白质与TNKS2的相互作用。
(3) 研究TNKS2的多聚ADP核糖化酶活性在调节葡萄糖转运及脂肪细胞生成中的作用。
首先我们将通过质谱手段检测胰岛素是否调控TNKS2的翻译后修饰,进而研究该修饰是否影响TNKS2的多聚ADP核糖化酶的活性及TNKS2和其相互作用蛋白质的结合。
此外,由于TNKS2具有多聚ADP核糖化酶的活性,我们将考察TNKS2是否介导与其相互作用的蛋白质的多聚ADP核糖化修饰。
在此基础上我们将构建TNKS2的多聚ADP核糖化酶活性缺失的表达载体,研究其形成复合体的能力及调节葡萄糖转运和脂肪细胞生成的作用。
(4) 在动物水平上研究调控葡萄糖转运及脂肪细胞生成的分子机制。
全面分析TNKS2基因敲除小鼠与代谢相关的表型,包括小鼠在不同生长时期、不同生长条件(饥饿或饱食、缺氧等)下的体重、体温、不同部位脂肪组织的重量和脂肪细胞的数量、内脏器官的重量等。
同时测定小鼠血液中血糖、甘油三酯、不饱和脂肪酸、胰岛素、胰高血糖素及瘦素的含量;脂肪组织中脂肪的含量;肝脏和肌肉中糖原的含量等。
此外,对小鼠进行葡萄糖耐受试验、丙酮酸耐受试验及胰岛素耐受试验,测定小鼠脂肪和肌肉的葡萄糖吸收效率。
由于腺病毒感染系统可以特异性地攻击肝脏和肌肉,我们将利用该系统在小鼠的肝脏和肌肉中导入针对Axin及上述新发现的TNKS2的复合体的组份的siRNA,测定小鼠与代谢相关的表型,确定这些分子及其复合体在调控葡萄糖转运及脂肪细胞生成中的作用。
同时,我们将建立上述基因的条件性敲除或敲入小鼠,分析这些小鼠与糖脂代谢相关的表型,为分子及细胞水平的研究结果提供生理证据。
另一方面,我们拟与厦门大学附属第一医院合作,在肥胖症、糖尿病等代谢相关疾病的病人中检测脂肪组织中TNKS2的表达及基因突变情况,以期为代谢相关性疾病的早期分子诊断提供依据。
3. 脂代谢稳态调控的机制研究Cide家族蛋白质(Cidea,Cideb 和Fsp27),PTEN和AMPK在脂肪细胞和肝细胞中脂代谢稳态包括脂储存,脂分解和分泌中的作用,运用转基因和基因敲除模型在动物水平上研究脂代谢与脂肪肝发生,肝组织纤维化,炎症反应,细胞异常增殖之间关系。