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为解决肥胖治疗难题,研究人员开展关于新型木脂素(?)- 异落叶松脂素 4-O - 甲基醚(S4M)能否抑制饮食诱导肥胖的研究。结果发现 S4M 可抑制脂肪生成、促进白色脂肪组织(WAT)褐变,增加能量消耗,对防治肥胖及相关代谢疾病有潜在意义。
如今,肥胖问题如同一场 “全球风暴”,在世界各地愈演愈烈。它不仅影响着人们的外在形象,更像是一颗 “定时炸弹”,威胁着身体健康。肥胖主要是能量摄入与消耗失衡导致的,尽管像基于胰高血糖素样肽 - 1 受体(GLP - 1R)的激动剂等药物在肥胖治疗上取得了一定进展,能通过抑制食欲和增加产热来减轻体重,但长期维持体重仍是个大难题。
细胞内的线粒体和过氧化物酶体在能量代谢和脂质平衡中扮演着关键角色,可它们在肥胖调控中的作用还没有被完全搞清楚。同时,棕色脂肪组织(BAT)和白色脂肪组织(WAT)中的米色脂肪细胞,能通过激活解偶联蛋白 1(UCP1)来增加能量消耗,不过肥胖人群的这些细胞比例较低。所以,探寻新的治疗肥胖的方法迫在眉睫。
在这样的背景下,研究人员开展了一项研究,旨在探究一种从牛蒡苷元中获得的新型木脂素(?)- 异落叶松脂素 4-O - 甲基醚(S4M)能否通过白色脂肪组织褐变来抑制饮食诱导的肥胖。该研究成果发表在《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research》上。
研究人员在此次研究中主要运用了核磁共振技术,包括 1H和 13C NMR、1H–1H- 相关光谱(COSY)、异核多量子相干(HMQC)、异核多键相干(HMBC)和核 Overhauser 效应光谱(NOESY)实验,用于对 S4M 进行结构鉴定;还使用了细胞实验(如以白色分化的 3T3-L1 脂肪细胞为研究对象)、动物实验(斑马鱼胚胎发育实验和高脂饮食诱导的肥胖小鼠模型实验) 。
S4M 抑制脂肪生成并促进白色脂肪细胞褐变
研究人员首先研究了 S4M 的细胞毒性,确定 50 μM 以下的剂量不会影响细胞毒性,后续实验便采用 10 和 20 μM 的浓度。通过用白色分化的 3T3-L1 脂肪细胞进行实验,利用油红 O 染色测量脂质积累,检测过氧化物酶体增殖物激活受体 γ(PPARγ)和 CAAT / 增强子结合蛋白(C/EBP)等脂肪生成相关蛋白水平,发现 S4M 能抑制脂肪生成。同时,S4M 处理可增加 TOM20、UCP1 和 PGC1α 蛋白水平,上调线粒体含量,促进白色脂肪细胞褐变。
S4M 促进线粒体裂变和过氧化物酶体生物发生及功能
研究发现,S4M 处理能显著促进线粒体裂变,这是通过增加 DRP1 的表达实现的。而且,S4M 还能增强过氧化物酶体的生物发生和功能,具体表现为诱导 PEX13、ACOX1 和过氧化氢酶的表达。
线粒体动力学抑制剂削弱 S4M 对白色脂肪细胞的褐变作用
使用线粒体动力学抑制剂 Mdivi-1 处理后,S4M 对白色脂肪细胞的褐变作用减弱,UCP1 的蛋白表达降低,这表明线粒体和过氧化物酶体活性增加与细胞能量消耗之间的正反馈调节着脂肪细胞的褐变过程。
S4M 抑制高脂饮食诱导的肥胖小鼠体重增加
在高脂饮食诱导的肥胖小鼠模型实验中,S4M 处理抑制了小鼠体重增加,减少了白色脂肪组织的重量,同时增加了腹股沟白色脂肪组织中线粒体和过氧化物酶体的丰度和功能,说明 S4M 能够增加能量消耗。
综上所述,该研究表明 S4M 可抑制饮食诱导的肥胖,促进白色脂肪组织褐变,在肥胖及相关代谢疾病的治疗方面具有潜在应用价值。不过,S4M 诱导脂解的分子机制,以及负责线粒体和过氧化物酶体生物发生和激活的精确信号通路仍不明确,有待进一步研究。这一研究为肥胖治疗领域开辟了新方向,有望推动相关药物的研发,为广大肥胖患者带来新的希望 。