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尺寸感应蛋白控制脂肪细胞中的葡萄糖摄取和储存

爱荷华大学的研究人员发现,一种可以感知脂肪细胞肿胀的分子也可以控制一种信号通路,让脂肪细胞摄取并储存多余的葡萄糖。缺少这种蛋白质(称为SWELL1)的小鼠在高脂肪饮食中获得的体重(脂肪)低于正常小鼠,但也会患上糖尿病。

尺寸感应蛋白控制脂肪细胞中的葡萄糖摄取和储存

“尽管我们通过去除SWELL1蛋白质创造了一种能够抵抗体重增加的小鼠,但小鼠不健康;它具有胰岛素抵抗和葡萄糖耐受不良,”大学内科学助理教授Rajan Sah博士说。爱荷华州卡佛医学院的研究和该研究的资深作者。

2型糖尿病是与肥胖相关的更严重的健康问题之一。这种疾病使细胞对胰岛素的敏感性降低,导致血糖水平异常升高。将多余的葡萄糖储存为脂肪而不是让它在血液中循环,它可以损害血管和神经,对身体更健康。

在健康人群中,响应高葡萄糖水平释放的胰岛素作用于许多不同的组织以协调葡萄糖的使用或储存。它会触发脂肪细胞吸收多余的葡萄糖并将其储存为脂肪。

最近在Nature Cell Biology上发表的Sah研究发现,从小鼠脂肪细胞中去除SWELL1会破坏这种胰岛素信号通路并阻止脂肪细胞吸收葡萄糖。

Sah和他的团队因为几个融合的证据而回到了SWELL1。脂肪细胞具有巨大的扩张能力 - 在肥胖的情况下可达到正常体积的30倍。人们早就知道,脂肪细胞大小的变化会改变脂肪细胞信号。

通过探索瘦弱和肥胖小鼠脂肪细胞以及肥胖手术患者脂肪细胞的细胞肿胀的探索性实验,Sah和他的团队偶然发现SWELL1蛋白是脂肪细胞体积感应机制的重要组成部分。从其他研究人员的无关工作中,他们也知道这种蛋白质参与了所有细胞共有的信号通路。在脂肪细胞中,该途径调节响应于胰岛素的葡萄糖摄取。

“我们认为这种SWELL1蛋白可能将这两种蛋白质联系在一起 - 通过改变胰岛素敏感性来响应大小变化的大小感应机制和信号通路,”Sah解释说,他也是老鹰糖尿病兄弟会的成员。用户界面研究中心和Abboud心血管研究中心。

研究小组的研究表明,小鼠或人类脂肪细胞的肿胀,无论是人工培养皿还是由于肥胖导致细胞扩张,都会激活SWELL1信号。从小鼠脂肪细胞中去除SWELL1会破坏这种体积感应信号并破坏脂肪细胞用来摄取和储存多余葡萄糖的胰岛素信号通路。缺失SWELL1的小鼠具有较小的脂肪细胞,但也会产生胰岛素抵抗和葡萄糖耐受不良。

有趣的是,在常规饮食中,缺失SWELL1的小鼠体重,脂肪成分和新陈代谢都与正常小鼠基本相同。唯一的区别是他们的脂肪细胞没有SWELL1活性,以及从血液中清除葡萄糖的能力降低和胰岛素敏感性受损(胰岛素抵抗)。

当小鼠进行高脂肪饮食时,缺失SWELL1的小鼠的体重增加速度不如正常小鼠,但胰岛素抵抗和葡萄糖不耐受性变差。

“脂肪不好的想法不一定是真的,”Sah说。“太多的脂肪是坏的,在错误的地方脂肪是坏的,但在正确的地方脂肪,并允许正常扩大可能有点保护糖尿病。

“如果脂肪细胞可以感知到它们自身的扩张,那么SWELL1蛋白可能就是这种机制,”他继续道。“我们在这里看到的是细胞对它变得越来越大的信息的作用。它开启了调节葡萄糖摄取和胰岛素敏感性的信号通路。从这一发现,我们可以开始研究我们是否可以针对这种调节以治疗方式对胰岛素敏感。“

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