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文献集锦|熬夜会打乱脂肪代谢相关基因的转录

代谢网  · 2019/05/09

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      导语:已有研究提示缺乏睡眠会导致肥胖、2型糖尿病等代谢性疾病的发生,那么它们之间是通过什么作用的呢?高脂肪饮食被认为有可能导致体重增加,但是最近有研究显示地中海饮食有利于减轻体重,这是怎么回事?成年后易患2型糖尿病等心脏代谢疾病可能源于不良的宫内环境,这之间又存在着什么关系呢?细胞形态学即观察细胞在显微镜下的特定形态,是一种更全面的观测方式,将它应用于代谢性疾病的研究也有新发现。


1. 急性睡眠缺失会影响脂肪代谢相关基因的转录

      在过去的几十年中,全球的平均睡眠时间都降低了,而且由于部分职业加班或值班的特殊情况,睡眠节律更是会被打乱。这种情况下,诸如肥胖、2型糖尿病等代谢性疾病的发生也相应增多。然而,如果只是偶尔的熬夜或者缺觉是否就不会有太大影响呢? 答案是否定的。啮齿类动物睡眠剥夺实验证明了睡眠缺乏会损害中央和外周组织如白色脂肪组织(WAT)的节律性转录,从而提示睡眠和代谢之间可能存在分子层面联系。

      2019年5月发表于The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism上的一项研究招募了15名平均年龄在24岁的健康男性,随机分配三种不同睡眠,利用多导联睡眠图进行评估早晚睡眠的基因转录差异性。结果发现,即使一个晚上的急性睡眠减少,也会对人类WAT基因的转录产生影响。尽管WAT中生物钟相关基因的表达看起来相当稳定,但是许多参与脂肪碳水化合物能量代谢的基因转录却被打乱了。特别是与碳水化合物分解相关的基因在睡眠不足之后,失去了节律性,总体有着上升的趋势

图:睡眠改变了WAT相关基因的早晚调节节律性。 脂肪生成相关基因(A)、脂肪分解和β-氧化相关基因(B)、葡萄糖分解相关基因(C),(M/E)早-晚基因表达比值(黑柱:睡眠8h对照组;深灰柱:睡眠4h组;浅灰柱:睡眠剥夺组)


【Ref:Wilms B, et al. Sleep Loss Disrupts Morning-to-Evening Differences in Human White Adipose Tissue Transcriptome. J Clin Endocrinol Metab. 2019 May 1;104(5):1687-1696. doi: 10.1210/jc.2018-01663】

2. PREDIMED研究:摄入健康合理的高脂饮食有利于减轻体重

      尽管已经有越来越多的研究指出地中海饮食对心血管和代谢性疾病的好处,但由于高脂肪饮食被认为有可能导致体重增加,因此大多数人对于这种饮食方式依然是敬而远之。但是这种高脂饮食会不会有利于体重减轻呢?2019年5月发表于Lancet Diabetes & Endocrinol的一篇研究评估了地中海饮食对患有心血管疾病老年人体重和腰围的长期影响,其中大多数受试者超重或肥胖。

      PREDIMED是一项为期5年的平行分组、多中心、随机、对照的临床试验, 经过平均4~8年的随访,三组受试者的体重都略有下降。经多变量校正后,添加橄榄油组5年体重变化差值为-0.410 kg,食用坚果组相对于对照组为体重减轻了0.016 kg,橄榄油组5年间腰围减少了0.466 cm,添加坚果组则减少0.923 cm!因此,想要减肥的同学们不用“谈脂色变”,也不用忍饥挨饿,摄入健康脂肪并不会影响体重。


地中海饮食组相对对照组体重5年变化趋势


地中海饮食组相对对照组腰围的5年变化趋势


【Ref:Estruch R, et al. Effect of a high-fat Mediterranean diet on bodyweight and waist circumference: a prespecified secondary outcomes analysis of the PREDIMED randomised controlled trial. Lancet Diabetes Endocrinol. 2019 May;7(5):e6-e17. doi: 10.1016/S2213-8587(19)30074-9.】

3. 成年发生2型糖尿病可能与胎盘11b-HSD2的表达有关

      循环皮质醇水平在妊娠过程中逐渐升高,并在妊娠晚期达到高峰,适当的升高皮质醇对于胎儿器官的发育和成熟至关重要。然而,过度暴露于糖皮质激素可能导致胎儿生长受限,并与成年期心脏代谢疾病风险升高有关。胎盘11b-羟基类固醇脱氢酶2(11b-HSD2)是防止胎儿过度暴露于母体糖皮质激素的屏障,可以反应糖皮质激素暴露水平。

      最近,Diabetes Care上发表的一篇文献,研究人员在246对母婴中测定了胎盘11b-HSD2的表达情况和孕妇脐带血皮质醇的浓度,同时测定1岁婴儿的胰岛素抵抗水平,空腹胰岛素和血压的情况。研究结果发现,胎盘11b-HSD2表达与婴儿1岁时胰岛素抵抗水平(r=-0.17,P=0.021)、空腹胰岛素水平(r=-0.18,P=0.017)呈负相关,与收缩压(r=-0.16,P=0.057)呈轻度负相关

      这是首个研究胎盘11b-HSD2表达与出生后代谢类疾病关系的大样本前瞻性研究。结果表明,在1岁婴儿中,胎盘11b-HSD2的低表达与空腹胰岛素水平和胰岛素抵抗水平的升高有关,而胎盘11b-HSD2低表达与收缩压升高无明显关系,提示胎盘11b-HSD2的表达可能对产后代谢健康有着积极的意义

表 胎盘11b-HSD2、母体和脐带血浆中皮质醇浓度与1岁婴儿心脏代谢健康间关系的相关参数  


【Ref:Chen L, et al. Placental 11β-HSD2 and Cardiometabolic Health Indicators in Infancy.Diabetes Care, 2019;42:964–971. doi.org/10.2337/dc18-2041】

4. 通过观察脂肪细胞的形态研究代谢性疾病基因间的作用

      细胞形态学已被成功地应用于研究亚细胞结构的机制。然而,到目前为止,获得的机制信息仅限于细胞生长、有丝分裂和增殖,而将这种方法应用于代谢性疾病的研究也许会有新的发现。在2019年3月发表于Molecular Metabolism杂志的一篇文章就阐述了这种方法。

      研究者从代谢疾病关联目录中筛选出133个与脂肪细胞表达相关的基因,然后用 CRISPR/Cas9 技术在人脂肪干细胞中去除这些基因。随后利用形态学相似性分析了这些基因敲除后对细胞形态的影响, 结果获得了百万个以上的形态计量学测量结果。

实验技术路线图: 1. 从数据库中筛选出133个和代谢性疾病相关的基因。 2 慢病毒转染关闭前脂肪细胞的特定基因。3 显微镜下观察细胞形态 4 数据分析并聚类分析。


      对所有基因的形态学图谱进行聚类分析,发现了14个基因具有可以减少脂质累积的功能,并且发现,在两个和脂肪营养不良相关的基因 BSCL2 和 AGPAT2 中,具有全新的蛋白基因相互作用机制。传统的机制研究往往只涉及几个特定基因或蛋白,但疾病的发生发展往往是多基因相关的,该研究提供了一种新的研究代谢性疾病表型与基因关系的方式。

【Ref:Jiao Y, et al. Discovering metabolic disease gene interactions by correlated effects on cellular morphology. Molecular Metabolism, 13 March 2019 . doi.org/10.1016/j.molmet.2019.03.001】

肥胖症

文章来源:代谢网
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