堤坝溃决:过量饮食使蛋白质不堪重负导致代谢疾病

脂肪细胞中的营养物关卡充当免疫系统和代谢之间的信号路由器

发表在5月4日出版的《细胞》杂志上的一项新研究表明,脂肪组织中的一种蛋白质可能阻止人体免疫系统将食物视为外来入侵者。

这一发现可能有助于医生确定一个人是否更容易患上胰岛素抵抗、脂肪肝、2型糖尿病或心脏病。有朝一日,它也可能促成一种治疗方法,能够切断这些疾病与暴饮暴食或肥胖之间的联系。

根据这项新报告的资深作者、哈佛大学公共卫生学院的遗传学和代谢教授戈克汉·霍塔米西利吉尔的说法,肥胖被认为是许多以炎症为特征的代谢紊乱的危险因素。炎症是身体对损伤做出反应的方式之一;它包括发送免疫细胞来消除由刺激物(如入侵的微生物)损伤的组织。当炎症被不适当地诱导时,例如在自身免疫性疾病中,它有时会损害健康的细胞并扰乱身体功能。在糖尿病的例子中,一些研究人员认为,脂肪细胞(以及肌肉和胰腺细胞)中的炎症导致它们对胰岛素产生抵抗力,胰岛素是一种调节代谢并在糖尿病患者体内缺乏的激素。


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“(在进行这项研究时,)我们试图了解肥胖是否会导致炎症,”霍塔米西利吉尔解释说。“你不断地受到(来自饮食的)营养物质的轰炸,那么为什么在一定程度上,你不会遇到这些问题呢?”

霍塔米西利吉尔的团队首先进行了一项全基因组筛选,寻找编码参与小鼠代谢系统和免疫系统的蛋白质的DNA。这些蛋白质必须满足几个标准:它们必须同时被这两个系统激活;存在于清除血液中营养物质的组织中,如脂肪组织;参与调节炎症;并具有全身代谢效应。

只有三到四个基因符合要求。其中一个基因编码一种名为STAMP2的蛋白质,它在小鼠的脂肪、肝脏和肌肉组织中表达。(在人类中,已在心脏、肺、肝脏和前列腺中发现;尚未检查人类脂肪组织中是否存在STAMP2。)

当研究作者在试管中和小鼠模型中改造脂肪细胞以减少STAMP2的产生时,他们发现这种缺乏导致对过量营养的炎症反应增加和代谢反应改变。在活体小鼠中,STAMP2缺失的影响包括胰岛素活性紊乱、脂肪肝的发生以及高血糖和高胆固醇,无论小鼠是否饲喂正常饮食或是否具有肥胖的遗传倾向。

霍塔米西利吉尔说,STAMP2在体内的作用似乎是迎接营养物质,并将其导向正确的部位进行储存或分解。此外,每次食物进入身体时,都需要通知免疫系统这些营养物质不是外来入侵者。“这是一个非常巧妙的系统,可以防止营养物质泛滥,”他说。“为了在不引起炎症的情况下有效地完成这项工作,你需要像STAMP2这样的分子。...在肥胖人群中,这种情况无法发生,由于能量的持续流动,会出现一些增加,因此它无法再进行这种迎接。”换句话说,在肥胖人群中,STAMP2的功能就像一个被过多营养物质淹没的堤坝,引发炎症反应。

霍塔米西利吉尔说,他的团队发现,STAMP2通常在小鼠脂肪细胞中以低水平存在,然后,当它被激活时,其水平会上升,并在营养物质到达时开始工作。他说,如果研究人员能够弄清楚蛋白质何时激活和发挥作用,“这将首先告诉我们一个令人兴奋的信息:如何在分子机制中发出营养状态的信号。”他解释说,从那里,他们可以探索如何加强这种屏障,并可能找到阻止慢性代谢紊乱上升的疗法。“这些[代谢疾病]不一定与严重的肥胖有关,”他补充说。“少量内脏脂肪的积累会引发所有这些影响。”

然而,他指出,这种治疗选择还需要数年时间。与此同时,这项研究可以通过确定一个人STAMP2基因的相对强度,提供机会来确定人群中哪些人最容易患上代谢疾病。

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