棕色脂肪的产热及其调控机制

棕色脂肪组织是小型哺乳动物重要的兼性产热器官,位于棕色脂肪细胞线粒体内膜的解偶联蛋白是此种产热机制的关键物质.产热刺激激活解偶联蛋白构成的质子通道,在线粒体内膜形成质子短路,从而解除ATP合成偶联对氧化呼吸速率的控制,使产热高速进行.去甲肾上腺素、甲状腺激素、胰岛素、pH值以及食物、环境温度等因素综合调控着棕色脂肪组织的结构与功能状态.     

外源褪黑激素通过调节摄食和产热降低大绒鼠的体重

褪黑激素（MEL）是一种向动物传递光周期信息的分子,也参与能量稳态的调节。为探讨外源褪黑激素对大绒鼠（Eothenomys miletus）体重、能量代谢及体温调节的影响,将大绒鼠置于（25 ± 1）℃,光周期12 L∶12 D（白昼与黑夜各12 h）的环境中,每日腹腔注射褪黑激素（20 μg/kg）,共28 d。结果发现,注射外源性褪黑激素后,大绒鼠的体重和摄食量显著降低,摄水量增加;核心体温和肩胛间皮肤温度显著升高;静止代谢率（RMR）和非颤抖性产热（NST）显著升高;肝和褐色脂肪组织（BAT）中的线粒体蛋白含量、细胞色素c氧化酶（COX）活性升高;褐色脂肪组织中的总蛋白、解偶联蛋白1（UCP1）、α-磷酸甘油氧化酶（α-PGO）、T45′-脱碘酶（T45′-DII）活性显著升高,但对肝总蛋白和α-PGO无显著影响;血清中瘦素、三碘甲腺原氨酸（T3）浓度显著上升,甲状腺素（T4）浓度显著降低。此外,注射褪黑激素后大绒鼠睾丸重量显著降低,表明其导致大绒鼠性腺退化。相关分析表明,解偶联蛋白1含量和三碘甲腺原氨酸浓度呈正相关,T45′-脱碘酶活性和三碘甲腺原氨酸含量呈正相关,暗示T45′-脱碘酶可能在褪黑激素诱导褐色脂肪组织产热中起重要作用。总之,外源褪黑激素可能通过抑制摄食和增加产热降低了大绒鼠的体重。     

长爪沙鼠褐色脂肪组织和肝脏产热特征的季节性变化

长爪沙鼠（Meriones unguiculatus）是一种栖息于典型草原和荒漠草原非冬眠群居性的小型哺乳动物。为研究其产热功能的季节变化,我们分别在2003年秋季（9月下旬）、冬季（11月下旬）、2004年春季（3月底-4月下旬）和夏季（7月下旬）,分别测定了其体重、褐色脂肪组织和肝脏的重量、线粒体总蛋白含量和细胞色素c氧化酶活力,以及褐色脂肪组织中解偶联蛋白1（Uncoupling protein1,UCPl）的含量等。结果显示：除雄鼠的体重显著高于雌鼠外,其它各项指标均无性别差异。体重和褐色脂肪组织的重量都在冬季较高,显著高于夏季,而肝脏的重量在夏季显著高于其它季节。褐色脂肪组织和肝脏的线粒体蛋白含量和细胞色素c氧化酶活力以及UCP1含量,都在冬季较高,夏季较低。这些结果表明：在野外条件下,褐色脂肪组织和肝脏在细胞水平上产热能力的提高和UCP1含量的增加,是长爪沙鼠抵御寒冷的重要方式。     

外泌体调控白色脂肪棕色化的研究进展

白色脂肪和棕色脂肪是存在于哺乳动物体内的两种脂肪组织。在一定条件下,白色脂肪高表达线粒体解偶联蛋白1,耗能增加,表现出棕色脂肪的功能,称为白色脂肪棕色化。白色脂肪棕色化是正常机体能量消耗、脂肪减少的途径,也是患者恶病质形成的重要因素。外泌体是一类携带大量生物信息分子的细胞外囊泡,介导多种生理病理进程。现系统综述外泌体调控白色脂肪棕色化的研究进展及其在恶病质中的作用,以期为代谢性疾病的诊疗提供新思路。     

CIC通过激活棕色脂肪组织逆转高脂膳食诱导的肥胖

摘要 目的：探讨慢性间歇性冷暴露（Chronic intermittent cold exposure,CIC）干预对小鼠棕色脂肪组织的影响及其作用机制。方法：利用高脂饲料喂养C57BL/6小鼠,建立肥胖小鼠模型,同时给予CIC处理。将动物随机分为4组：对照组（Con组）、慢性间歇性冷暴露组（CIC组）、高脂组（HF组）、高脂冷暴露组（HF+CIC组）,每组6只小鼠;CIC干预过程中,检测小鼠体重、肛温等数据。CIC处理16周后,麻醉处死小鼠取肩胛部位棕色脂肪组织, HE染色法观察棕色脂肪组织的形态学改变,Western blotting和q-PCR 检测棕色脂肪组织Cirbp、PPAR-γ、C/EBPα、PGC-1α、UCP-1等信号分子表达情况。结果：肛温变化结果显示,干预初期小鼠冷暴露前后肛温差较大,冷适应后各组无显著性差异;与Con组相比,HF组小鼠体重升高、棕色脂肪占体重的比例下降,棕色脂肪组织中Cirbp、PPAR-γ、C/EBPα表达增高,PGC-1α、UCP-1表达下降（P<0.05）;与HF组相比,HF+CIC组小鼠体重下降、棕色脂肪占体重的比例增高,棕色脂肪组织中Cirbp、PPAR-γ、C/EBPα表达下调,PGC-1α、UCP-1表达上调（P<0.05）。结论：CIC可能是通过激活Cirbp,影响PPAR-γ-PGC-1α-UCP-1信号通路的表达变化从而对棕色脂肪组织的活化产生影响,起到防治肥胖的作用。     

褐色脂肪组织产热及其调节机制

褐色脂肪组织产热受至体内各种生理因素的调节,其线粒体的解偶联蛋白的调节已成为褐色脂肪组织产热调节的关键。交感神经释放的去甲肾上腺素,甲状腺素,Ｔ３和胰岛素等内分泌激素可以从基因表达水平影响到解偶联蛋白的含量,从而调节褐色脂肪组织的产热能力。     

京尼平对小鼠棕色和白色脂肪组织UCP1表达的影响

目的:棕色脂肪组织活化和白色脂肪组织棕化是改善减肥的良好策略。本研究利用冷刺激作为阳性对照,观察京尼平对小鼠脂肪组织活化与棕化的作用。方法:8周龄雄性C57BL/6J小鼠30只,随机分为正常对照组、京尼平组、冷刺激组, 每组10只。京尼平组小鼠腹腔注射给予京尼平处理(15 mg/(kg·d),连续9 d),对照组用生理盐水处理,冷刺激组小鼠在室温(22℃±2℃)下处理4 d后,置于4℃环境中进行冷刺激处理5 d(24 h/d)。检测各组小鼠每天摄食量、体重和体温变化,取肩胛下区、腹股沟区及附睾周围部分脂肪组织观察形态学的变化,测定棕色脂肪组织、皮下白色脂肪组织以及内脏白色脂肪组织解偶联蛋白1(UCP1)的表达。结果:与正常对照组相比,京尼平组小鼠白色脂肪湿重下降16%,冷刺激组下降28%,均有明显差异(P＜0.05);京尼平组和冷刺激组白色脂肪组织颜色变深,HE染色显示脂肪细胞内的脂滴变小,数量增加;京尼平组小鼠的皮下、内脏白色脂肪组织和棕色3种脂肪组织中的UCP1表达量均明显增加(P＜0.05)。结论:京尼平通过上调UCP1的表达促进棕色脂肪组织活化和白色脂肪组织棕化,此效应是京尼平降脂减轻体重的作用机制之一。     

乳源性复合益生菌促进db/db糖尿病小鼠白色脂肪棕色化的研究

目的 研究乳源性复合益生菌对db/db糖尿病小鼠白色脂肪棕色化细胞因子解偶联蛋白1(UCP1)、过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α(PGC1α)、R结构域蛋白16(PRDM16)表达的影响。 方法 将6周龄的SPF级db/db糖尿病雄性小鼠适应性喂养1周,随机分为糖尿病模型组、罗格列酮组及复合益生菌高剂量组和低剂量组,SC57BL/Ks雄性小鼠为正常对照组,每组8只。血糖仪检测不同时段空腹血糖(FBG)水平,ELISA法检测糖化血红蛋(HbA1c)含量,取各组小鼠皮下白色脂肪组织,HE染色观察脂肪组织形态,用Real time PCR检测各组白色脂肪组织中UCP1、PGC1α、PRDM16 mRNA表达水平以及Western Blot检测各组脂肪组织中UCP1的表达。 结果 与模型组相比,复合益生菌组FBG、HbA1c水平明显下降,并且复合益生菌能够明显增加脂肪组织多室脂肪细胞数量,具有棕色化的趋向,并能够显著提高UCP1、PGC1α、PRDM16的mRNA表达和UCP1表达量。 结论 本研究发现乳源性复合益生菌能够促进白色脂肪棕色化从而改善胰岛素抵抗。     

高蛋白食物和繁殖对布氏田鼠能量摄入和产热的影响

为探讨高蛋白食物和繁殖对布氏田鼠食物摄入和产热等特征的效应,将成年雌性布氏田鼠分为非繁殖对照食物组、非繁殖高蛋白组、繁殖对照食物组和繁殖高蛋白组。对照食物蛋白含量为17.7%,高蛋白食物的蛋白含量为36.6%。实验过程中测定动物的体重、食物摄入量、静止代谢率(RMR)、身体成分、内脏器官重量、褐色脂肪组织(BAT)解偶联蛋白1(UCP1)含量、血清瘦素和催乳素水平等。结果发现:高蛋白食物明显抑制布氏田鼠的体重,但动物在妊娠期和哺乳期,这种抑制作用消失。高蛋白食物明显抑制非繁殖组动物的干物质摄入、摄入能和消化能,但对哺乳期动物没有影响。高蛋白食物提高了非繁殖期和繁殖期动物的消化率,降低了血清瘦素浓度,但仅提高了繁殖期动物肾脏的重量,而降低了盲肠的重量。RMR、UCP1含量和血清催乳素浓度等则不受高蛋白食物的影响。繁殖期动物的体重、能量摄入、RMR和血清催乳素浓度等均高于非繁殖动物。这些结果表明,食物蛋白含量可影响布氏田鼠的能量代谢和产热特征等,且在繁殖期和非繁殖期有不同的反应方式。     

EPO对高脂喂养小鼠棕色脂肪组织PRDM16、FGF21表达及STAT3磷酸化水平的影响

目的：探索促红细胞生成素（EPO）对高脂饲料（HFD）喂养小鼠血糖和血浆胰岛素水平、胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）、糖耐量,以及棕色脂肪组织中含PR结构域蛋白16（PRDM16）、信号转导与转录激活因子3（STAT3）磷酸化水平（p-STAT3/STAT3）、成纤维细胞生长因子21（FGF21）mRNA以及蛋白质表达的影响,为肥胖及其并发症的发生机制提供线索。方法：20只高脂饲料喂养的C57BL/6J雄性小鼠随机分为对照组（HFD-Con）和EPO组（HFD-EPO）,两组分别腹腔注射生理盐水和EPO（200 IU/kg）,每周3次,连续4周。4周后检测两组动物的体重、血糖与血浆胰岛素水平、HOMA-IR及糖耐量的变化;分别使用实时定量PCR法和Western blot法检测棕色脂肪组织中PRDM16、STAT3、FGF21 mRNA和蛋白质水平。结果：腹腔注射EPO 4周后,HFD-EPO组小鼠体重为（26.65±0.85）g,HFD-Con组体重为（31.50±1.60）g,P<0.01。HFD-Con组血糖为（91.06±9.86）mg/dl,HFD-EPO组为（62.79±8.09）mg/dl,P<0.01;HFD-EPO组小鼠血浆胰岛素水平为（10.56±1.06）μU/ml,HFD-Con组为（13.2±1.1）μU/ml,P<0.01。与HFD-Con组比较,HFD-EPO组的糖耐量水平显著改善,胰岛素抵抗指数下降;HFD-EPO组动物棕色脂肪组织中PRDM16、FGF21mRNA以及蛋白质表达,p-STAT/STAT3水平均显著增加,两组小鼠肝脏中FGF21 mRNA含量、血浆中FGF21含量无明显差异。结论：EPO可能通过增加棕色脂肪组织中PRDM16表达促进棕色脂肪组织的分化,降低高脂喂养小鼠的血糖水平、改善高脂喂养小鼠的糖代谢状态。     

肥胖状态下脂肪组织线粒体功能紊乱与运动调控

线粒体在包括脂肪组织在内的新陈代谢器官中扮演重要角色。脂肪组织包括白色脂肪组织(white adipose tissue, WAT)和棕色脂肪组织(brown adipose tissue, BAT),这两种组织功能相反。白色脂肪组织储存多余的能量,棕色脂肪组织则通过线粒体进行非颤栗性产热来消耗能量。在受到寒冷时、β-肾上腺素能受体激动剂或运动刺激时,白色脂肪组织棕色化形成形态与功能类似棕色脂肪细胞的米色脂肪细胞。在脂肪细胞中,线粒体调节脂肪细胞分化、脂质稳态、支链氨基酸代谢、产热作用以及白色脂肪组织棕色化,因此高活性的线粒体对于脂肪细胞的功能至关重要。研究表明,脂肪组织线粒体功能障碍与肥胖和2型糖尿病等代谢性疾病高度相关。肥胖时线粒体功能紊乱,表现为线粒体生物合成和活性降低、活性氧产生过量以及自噬增加,从而对脂肪组织功能产生不利影响。因此,调节脂肪组织线粒体功能的干预措施将有助于治疗肥胖。研究发现,运动是预防和改善肥胖的重要方法,通过增加线粒体生物合成和活性,改善脂肪组织氧化应激并抑制自噬,从而促进机体代谢。本文深入探讨了脂肪组织线粒体的功能、线粒体紊乱的表现形式以及运动的调控效应,将加深对运动减肥的理解与认识,同时为肥胖症的治疗提供新的方向和思路。     

禁食及胰岛素水平对大鼠解偶联蛋白-1、2、3基因表达的影响

 为探讨禁食和胰岛素对解偶联蛋白 - 1、2、3基因 (UCP1 ,2 ,3)表达的影响 ,应用 RT- PCR方法观察了在不同禁食时间和应用胰岛素条件下大鼠白色脂肪组织、棕色脂肪组织和骨骼肌中 UCP1 ,2 ,3m RNA水平的变化 .UCP1基因只在大鼠棕色脂肪组织中表达 .UCP2 ,3基因在三种组织中均有表达 ,在白色脂肪组织中以 UCP2表达为主 ;在骨骼肌中以 UCP3表达为主 .过夜禁食使棕色脂肪组织 UCP1 ,3m RNA水平明显下降 (P<0 .0 1 ) ;UCP2 m RNA水平在三种组织中均呈上升反应 ,以白色脂肪组织中表现最为明显 (P<0 .0 5) ;而对白色脂肪组织和骨骼肌中 UCP3基因表达无明显影响 .禁食时间延长至 48h,除棕色脂肪组织中 UCP2 ,3基因有明显下降外 ,各组织中UCPs基因表达基本调节至正常或高于对照组水平 .胰岛素对 UCPs基因表达水平有一定的上调作用 ,这一作用对棕色脂肪组织 UCPs各基因及骨骼肌中 UCP3基因表现得尤为明显 (P<0 .0 5) .大鼠 UCPs基因表达有一定的组织特异性 ;禁食时间对三种组织中 UCPs各成员基因表达的影响有时相上的区别 ;胰岛素可以调 UCPs各成员基因的表达 .结果反映了 UCPs各成员在能量代谢调节上的不同作用 ,这为理解膳食 -产热与体重调节的关系 ,及其能量代谢平衡与疾病关系提供了实验依据     

交替氧化酶和解偶联蛋白在植物线粒体中的作用及其相互关系

植物线粒体不仅含有细胞色素C呼吸途径相关蛋白,也包括交替氧化酶（抗氰交替途径）和解偶联蛋白（解偶联途径）,这些途径中的蛋白都直接影响植物线粒体能量代谢。本文介绍了交替氧化酶和解偶联蛋白在植物线粒体能量代谢中的作用及其相互关系的研究进展。     

毒蕈碱样乙酰胆碱受体及其信号转导

毒蕈碱样乙酰胆碱受体（MAChRs）是G蛋白偶联受体（GPCRs）超家族中的一员,具有该家族特性的结构和信号转导方式。GTP结合蛋白（Gproteins）是一类具有GTP酶活性的蛋白质,由α、β、γ三个亚基构成。其中α亚基结合GDP或GTP,分别代表G蛋白的非活化和活化状态。M受体与Gi/Go或Gq／11间的作用机制仍在探讨中,但基本过程与Gs介导的信号转导模式相似。激动剂持续作用后,G蛋白偶联受体激酶和阻滞蛋白导受体脱敏和内吞。     

人类棕色脂肪组织产热节律调控

正棕色脂肪组织(brown adipose tissue,BAT)可利用葡萄糖和脂肪酸经"非寒战产热"(non-shivering thermogenesis)为机体提供热量;该功能为人类婴儿期的重要热量来源,但却在成年期退化;目前,医学界发现,诱导该功能在人类成年期重现,可能是防治肥胖与其他代谢疾病(如2型糖尿病)的重要治疗靶点;因此,揭示棕色脂肪组织产热调控机制,成为研究热点。最近,澳大利亚新南威尔士大学的Paul Lee等研究人员,首次揭示人类棕色脂肪组织产热存在精密的昼夜调控节律,该成果于2016年4月发表在《Cell Metabolism》。     

棕色脂肪组织分化及调控的研究进展

棕色脂肪组织是哺乳类动物存在的另一种特殊类型的脂肪,通过线粒体氧化呼吸链解偶联作用,释放热能。近年研究发现,儿童时期乃至成人中仍存在代谢活跃的棕色脂肪。本文总结了棕色脂肪组织分化、组织结构、生理功能及其调节机制的研究进展,以阐明棕色脂肪组织在能量代谢中的作用和机制,从而为肥胖及其相关疾病的防治提供新的途径。     

大绒鼠解偶联蛋白1基因部分序列扩增与分析

解偶联蛋白1（Uncoupling protein 1,UCP1）是位于褐色脂肪组织线粒体内膜上的一种解偶联蛋白,该蛋白可以诱导质子漏从而产热。通过设计简并引物进行RT-PCR从大绒鼠BAT中获得UCP1基因cDNA核心序列,RTPCR所得产物长约458 bp,包含的开放阅读框（open reading frame,ORF）为456 bp,编码151个氨基酸。通过BLAST搜索,所得大绒鼠UCP1基因cDNA氨基酸序列与黑线仓鼠、橙腹草原田鼠、金黄仓鼠、小家鼠和褐家鼠等哺乳动物的UCP1氨基酸序列同源性均在80%以上,而与鱼类和两栖类的氨基酸序列同源性在61%以下。研究结果表明UCP1在哺乳类中高度保守。同时,通过NJ方法以UCP1序列构建系统进化树表明大绒鼠与橙腹草原田鼠聚成一支,构成田鼠类分支。     

G蛋白偶联受体激酶5在有丝分裂中的作用

G蛋白偶联受体激酶（GRK）是G蛋白偶联受体（GPCR）信号通路的负性调节因子。近来的研究发现,GRK除了磷酸化G蛋白偶联受体使其脱敏外,还能与其他非受体底物结合,功能呈现多样性。GRK5是GRK家族成员之一,该研究探索了GRK5在细胞周期和有丝分裂中的作用,结果显示：在细胞内干扰GRK5的表达导致分裂中期的细胞数目增多和细胞凋亡。进一步的研究发现,干扰GRK5的表达导致有丝分裂中期的染色体不能正常排列到赤道板,而对分裂后期染色质分离以及胞质分裂没有影响。在细胞内干扰GRK蛋白家族的另一个成员GRK2对有丝分裂则没有明显影响。该研究提示GRK5是细胞有丝分裂的重要调控蛋白。     

瘦蛋白调控小型哺乳动物产热的分子机制

瘦蛋白(leptin)是由脂肪细胞分泌的、肥胖基因编码的蛋白类激素,其在哺乳动物的体重调节和适应性产热中有重要作用。解偶联蛋白(uncoupling protein,UCP)是动物体内具有解偶联作用的一类蛋白质。UCP-1是分布于褐色脂肪组织(brown adipose tissue,BAT)线粒体内膜上的标志蛋白,其在冷适应和食物资源缺乏等条件下的产热作用已得到印证。UCP-2和UCP-3的生物学功能仍存在争论。瘦蛋白可以通过诱导UCP的表达来促进产热．瘦蛋白诱导UCP表达的机制有二：(1)瘦蛋白通过与下丘脑神经肽Y的拮抗作用诱导UCP的表达;(2)瘦蛋白以交感神经系统为媒介诱导UCP的表达。瘦蛋白诱导UCP-1的表达是调节BAT产热的主要途径。了解瘦蛋白与UCP在产热中的作用对于我们了解动物产热的分子机制和其对低温、营养缺乏等条件下的生理生态适应机制具有重要意义。     

线粒体ROS-UCP1:介导棕色脂肪组织产热的新途径

正棕色脂肪组织产热量与肥胖、2型糖尿病等代谢性疾病密切相关。增加棕色脂肪组织产热量,被目前医学界认为是防治代谢性疾病的重要潜在手段。因此,对该脂肪组织产热量调控机制的研究,成为世界性研究热点。2016年4月,哈佛大学医