在对抗肥胖的战斗中,谁不想要一颗“运动”药丸呢?这种快速解决方法可能是可行的:生物医学研究人员发现了一种加速新陈代谢机制的方法,从而利用基因而非健身房来控制体重超标。
关键似乎是一种叫做PPAR-delta的蛋白质。十年前,加利福尼亚州拉霍亚索尔克生物研究所的罗纳德·M·埃文斯发现,它调节其他参与脂肪分解的基因。他表明,激活PPAR-delta可以提高新陈代谢,并帮助动物燃烧更多脂肪。在他的最新研究中,埃文斯和首尔国立大学的同事想知道PPAR-delta是否在体重变化方面有可衡量的影响。
因此,他们对小鼠进行基因工程改造,使其肌肉产生额外的PPAR-delta。当进行为期13周的高脂肪、高热量饮食时,转基因小鼠的体重增加量仅为未改造小鼠的三分之一。更重要的是,即使保持不活动状态,这种饮食下的小鼠仍然对肥胖具有抵抗力。
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为了完成其显著的代谢和抗肥胖任务,PPAR-delta 显然改变了小鼠骨骼肌的组成。肌肉由快肌纤维和慢肌纤维组成。快肌纤维依赖糖作为燃料,主要用于快速运动;而慢肌纤维将脂肪转化为能量,负责持续活动。与正常同窝小鼠相比,转基因小鼠的燃脂慢肌数量是其两倍。
慢肌纤维的增加,通常与持久、剧烈的运动有关,也转化为更大的耐力。在小鼠跑步机上,转基因小鼠可以跑1800米,这是普通小鼠在精疲力竭前通常跑步距离的两倍,而且比通常的90分钟多跑了一个小时。“我们昵称它们为‘马拉松小鼠’,因为它们的行为就像训练有素的运动员,”埃文斯说,他的研究发表在10月份的《公共科学图书馆·生物学》上。他怀疑心血管和神经系统也发生了变化,这两者都与肌肉密切相关。他尚未发现额外PPAR-delta引起的任何严重副作用。
尽管埃文斯认识到运动员滥用这种物质的可能性,但他认为他的工作在治疗包括肥胖症和心脏病在内的代谢疾病方面具有更实际的意义。患有此类疾病的患者通常由于体重或其他复杂问题而无法锻炼。“这项工作可能会带来一种锻炼药丸,在不需要流汗的情况下提供许多训练的好处,”埃文斯预测道。事实上,在另一项实验中,他给正常小鼠服用了一种叫做GW501516的药物,该药物可以直接激活PPAR-delta。该药物在肌肉和代谢方面引起了与转基因小鼠相同的许多变化,包括防止体重增加。
这种药丸是否也对人类有效,可能会比预期更早得到解答。制药巨头葛兰素史克目前正在肥胖和糖尿病患者中测试GW501516,作为一种提高其好胆固醇或高密度脂蛋白水平的方法。该公司表示,它尚未研究该药物如何影响耐力或体重,但计划进行进一步的测试。
尽管其他基因的改变也产生了具有更多慢肌纤维的动物,但没有一种变化像PPAR-delta那样影响新陈代谢。“这是在理解肌肉和新陈代谢如何联系起来方面迈出的重要一步,”罗马欧洲分子生物学实验室小鼠生物学项目负责人纳迪亚·罗森塔尔说。马拉松小鼠的创造让人想起罗森塔尔早期导致“施瓦辛格小鼠”的研究,这些啮齿动物在接受肌肉构建基因IGF-1的基因治疗后会增加肌肉。然而,在这种情况下,服用药丸形式的IGF-1并没有产生相同的效果。
宾夕法尼亚大学的生物伦理学家保罗·鲁特·沃尔普警告说,现在将PPAR-delta称为肥胖症的治疗方法还为时过早。在功能基因组学的早期,许多基因和蛋白质都被吹捧为灵丹妙药。“寻找一种能够解决所有疾病的药物、蛋白质或基因的愿望是古老的,”沃尔普指出。“这种愿望在数千年来没有太大改变,只有技术发生了变化。”