医学进展
2010年8月号
医学进展
医学与社会
医学里程碑

COX-2触发棕色脂肪细胞的转化

    目前对于肥胖的认识是身体产生能量过剩并将脂肪储存在白色脂肪组织(white adipose tissue,WAT)中,而棕色脂肪组织(brown adipose tissue,BAT)则可以燃烧脂肪并产热。人们认为棕色脂肪组织主要存在于婴儿体内,起燃烧脂肪抵御寒冷的作用。但目前有一些研究表明,成人也有棕色脂肪组织。对棕色脂肪组织的再研究有助于我们找到治疗肥胖的方法。由德国海德堡癌症研究中心Alexandros Vegiopoulos领导的一个欧洲科学家小组报告称,环氧合酶2(cyclooxygenase-2,COX-2)可能会为解决肥胖问题找到答案:COX-2可触发小鼠发育中的脂肪细胞变成棕色脂肪,通过遗传工程产生高浓度COX-2的小鼠可更快地燃烧脂肪,它们还可受到保护而不会发生饮食诱导的肥胖症。

    研究人员建立了野生型和COX-2缺乏型小鼠模型,在野生型小鼠中又分别给予普通饮食和含COX-2选择性抑制剂塞来昔布(celecoxib,cx)饮食。给予普通饮食的野生型小鼠经肾上腺素受体激动剂CL316243处理后,体内产生了一类BAT表型的细胞,这些细胞形态学上表现为细胞基质染色、细胞内多室脂肪滴以及线粒体解耦连蛋白1(uncoupling protein 1,UCP1)表达。而在cx预处理后的小鼠以及COX-2敲除的小鼠体内未观察到这种细胞。在空白对照组,CL316243使体重的增加有所缓解。而在COX-2敲除及cx预处理的小鼠CL316243并未造成体重的降低。这说明无论是BAT的形成还是β肾上腺素能受体的激活都依赖于COX-2的活性。与此解释相符合的是,CL316243调控的细胞产热蛋白(包括UCP1、CIDEA、CPT1B、 DIO2)、棕色脂肪细胞分化蛋白(CEBPB)和产热激活蛋白(PGC1A与PPARA)在COX-2抑制之后表达降低。

    为了确定增加COX-2的活性在β肾上腺素能受体未激活条件下是否足以诱导BAT的产生,研究者通过Keratin 5基因过表达COX-2(K5COX2)。在未发现全身性炎症的条件下K5COX2可以模拟出CL316243导致的WATPG表达增加以及COX-2的表达。在富含WAT的腹部组织中可检测到类BAT细胞。而相反的,CL316243处理的小鼠则检测不到类BAT细胞。在高表达COX-2蛋白的小鼠体内同样可以检测到产热蛋白的表达,说明COX-2的高表达足以诱导BAT的产生。

    K5COX2高表达可造成小鼠体重下降20%,这种下降不能用骨长度、肌肉组织减少或摄食量减少来解释。相反的,应当用能量消耗增加来解释。基础代谢率升高、氧需量增加及体温升高是相伴随的因素,同时基础血糖值和自由脂肪酸的含量与对照组相比也有一定程度的降低。

    研究人员认为,尽管发现COX-2在减少脂肪的过程中起到重要的作用,但不意味着COX-2抑制剂就必然会导致体重增加。到目前为止,还没有任何药物被证明有诱导COX-2的作用,而要激活棕色脂肪,似乎需要一些非常特殊的诱因,这些成果只是找到这些条件的第一步。研究还在继续,拭目以待。(编译:李秋实)

参考文献:《Science》2010;328:1158-1161

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