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为探究健康肝脏在饥饿期间如何有序调控分子,以及肥胖对该过程的影响,研究人员利用野生型和瘦素缺陷型肥胖(ob/ob)小鼠血浆和肝脏多组学数据构建饥饿响应代谢网络。结果发现肥胖使网络时间调控紊乱,该研究有助于解释肥胖削弱间歇性禁食效果的机制。
适应饥饿是一个涉及多种分子且具有时间顺序的过程。研究人员旨在阐明健康肝脏在饥饿期间如何以时间有序的方式调节各种分子,以及肥胖是如何破坏这一过程的。他们收集了野生型和瘦素缺陷型肥胖(
ob/
ob)小鼠在饥饿多个时间点的血浆和肝脏多组学数据,构建了包含响应分子及其调控关系的饥饿响应代谢网络(starvation-responsive metabolic network)。
网络结构分析表明,在野生型小鼠中,能量稳态的关键分子 ATP 和 AMP 作为枢纽分子,调节网络中的各种代谢反应。然而,在ob/ob小鼠中,ATP 和 AMP 对饥饿均无响应,但网络的结构特性仍得以维持。
在野生型小鼠中,网络中的分子通过由 ATP 和 AMP 等枢纽分子协调的代谢过程实现时间有序排列,并且存在正调控或负调控关系。相比之下,ob/ob小鼠中分子的时间顺序和共调控均遭到破坏。
这些结果表明,响应饥饿的代谢网络在结构上具有稳健性,但肥胖导致的枢纽分子响应性丧失使其时间调控受到干扰。此外,研究还提出了肥胖如何改变机体对间歇性禁食(intermittent fasting)的反应。