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白姐全年正版四不像清华大学免疫所曾文文课题

2017年9月14日,清华大学免疫学研究所曾文文课题组在《Cell Metabolism》杂志在线发表题为“Dense Intra-Adipose Sympathetic Arborizations Are Essential for Cold-Induced Beiging of Mouse White Adipose Tissue”的研究论文,报道了神经系统对白色脂肪组织代谢的调控机制。

2018年5月1日,南京大学模式动物研究所甘振继教授实验室在国际知名学术期刊《Cell Reports》上在线发表了题为“Mitophagy directs muscle-adipose crosstalk to alleviate dietary obesity”的研究成果。此项工作揭示了线粒体自噬在调节骨骼肌线粒体质量以及机体代谢稳态中起着至关重要的作用。

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骨骼肌富含线粒体,大量的临床研究表明,骨骼肌线粒体功能紊乱是导致葡萄糖不耐受、胰岛素抵抗和代谢综合征发生和发展的重要原因。近年的研究显示骨骼肌不仅是人体最大的能量代谢器官,它还可分泌众多有生物活性的因子释放到血液中,实现跨组织的代谢调控作用。线粒体不仅是细胞代谢生成ATP的中心,而且还是细胞信息交换的中心。然而,人们对于骨骼肌线粒体质量是如何控制的,以及这一控制机制的生理功能却十分不清楚。

白色脂肪组织是机体代谢平衡调节的重要组成部分。机体生理状态下,以脂肪形式存储和释放能量,维持代谢稳态。白色脂肪组织在生理和病理条件下发生显着变化,对整体的代谢稳态和系统性炎症产生广泛影响,深入了解其调控机制对于理解和治疗肥胖症、2型糖尿病等代谢类疾病有着重要指导意义。领域内的研究揭示,在低温条件下,白色脂肪组织发生明显的细胞及分子水平变化,高表达Ucp1蛋白的细胞类型数目明显增多,而该类细胞被认为在调节代谢平衡中发挥重要功能。在该报道的研究中发现,白色脂肪组织中分布高密度的交感神经纤维,并且低温条件刺激激活交感神经元,其活动对白色脂肪组织在低温刺激下的棕化反应有重要促进功能,揭示了白色脂肪组织受神经活动调控的重要生理基础。

为了解析线粒体质量控制对于骨骼肌功能及机体代谢稳态维持之间的机制关联,甘振继研究组与中科院动物所陈佺研究组构建了在骨骼肌中特异敲除自噬受体蛋白FUNDC1的小鼠模型。在生理学水平上的研究发现线粒体自噬在调节骨骼肌线粒体质量以及机体代谢稳态中起着至关重要的作用。小鼠骨骼肌特异性的自噬受体蛋白FUNDC1敲除,导致LC3介导的线粒体自噬受阻,进而影响线粒体ATP能量的生成。这使得小鼠在运动中骨骼肌对脂肪酸的利用率及运动能力显著下降。然而令人惊奇的是, 在高脂饲喂条件下,骨骼肌特异性的FUNDC1敲除小鼠体内却含有很少的脂肪,并显著抵抗高脂饮食导致的肥胖并提高机体的胰岛素敏感性及葡萄糖的耐受性。经过一系列的分子机制研究,发现原来FUNDC1缺失激发了骨骼肌线粒体应激反应,显著上调线粒体应激因子FGF21的表达,从而促进白色脂肪组织产热增加,最终改善机体的代谢平衡。这一发现揭示了骨骼肌线粒体自噬通过调节肌肉-脂肪的代谢交流,在机体代谢稳态维持中起十分重要作用。这一研究成果动摇了“线粒体功能损伤都导致代谢疾病”的传统观点,提示一些低剂量的骨骼肌线粒体损伤能够起到机体代谢保护的效果,为今后治疗线粒体相关疾病提供了新的理论基础。

清华大学博士研究生姜昊辰和丁晓凡为本文的共同第一作者,曾文文研究员为本文的通讯作者。该研究由国家自然科学基金委、科技部、青年千人计划、北京自然科学基金委、清华大学免疫学研究所、清华大学医学院和清华-北大生命科学联合中心提供支持。

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线粒体质量决定了肌肉与脂肪之间的代谢交流

南京大学博士研究生付婷婷和徐志圣为论文共同第一作者,甘振继和陈佺为该篇论文的共同通讯作者。该项研究得到了国家自然科学基金委、科技部、教育部以及江苏省科技厅等基金的支持,并在相关研究方面得到国内合作实验室的大力协助与支持。

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