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美国犹他大学研究发现神经酰胺有助于代谢疾病的发展

2019-11-14 17:17:13
美国犹他大学研究发现神经酰胺有助于代谢疾病的发展

2019年7月4日,美国犹他大学Scott A. Summers团队在Science在线发表题为“Targeting a ceramide double bond improves insulin resistance and hepatic steatosis”的研究论文,该研究通过基因工程小鼠,从整个动物/肝脏组织删除了二氢神经酰胺去饱和酶1(DES1),引起小鼠的肝脂肪变性和胰岛素抵抗。 该研究提出二氢神经酰胺不是致病因素,但可能作为通过产生有毒神经酰胺的生物合成途径增加脂肪酸通量的标志物。 总的来说,研究结果表明神经酰胺有助于代谢疾病,并可能为临床干预提供机会。

鞘脂如神经酰胺和二氢神经酰胺是脂肪和蛋白质代谢的产物,在人类积累过多容易引起肥胖和高脂血症。这些脂质涉及与代谢,生长和存活相关的广泛的细胞过程。大型临床队列研究显示血清和组织中神经酰胺和/或二氢神经酰胺的水平与肥胖合并症(包括胰岛素抵抗,2型糖尿病和主要不良心脏事件)之间存在特别强烈的关联。实际上,一些医院已开始测量血清神经酰胺作为心血管疾病风险的衡量指标。但是,对于神经酰胺和二氢神经酰胺的具体功能作用,不是很清楚。

从瘦素缺乏的ob / ob小鼠中删除Degs1可改善葡萄糖稳态并解决肝脏脂肪变性

神经酰胺和二氢神经酰胺可变脂肪酸侧链偶联的类鞘氨醇碱组成。它们可通过其鞘氨醇骨架中存在(神经酰胺)或不存在(二氢神经酰胺)4,5-反式双键而彼此区分。研究表明,这种双键改变了分子的生物物理特性,改变了它们的弹性和填充行为。在大多数组织中,通过二氢神经酰胺去饱和酶1(DES1)的Δ4-去饱和酶活性插入该双键,其存在于几乎所有细胞的内质网中;第二种二氢神经酰胺去饱和酶同种型(DES2)也具有C-4羟化酶活性,能够产生很重要的神经酰胺,它存在于皮肤,肾脏和肠道等组织中。神经酰胺和二氢神经酰胺均可作为产生复合鞘脂的酶的底物,例如(二氢)鞘磷脂和(二氢)葡糖神经酰胺。

Degs1的组织特异性缺失改善了葡萄糖体内平衡并解决了小鼠的肝脂肪变性

在该研究中通过基因工程小鼠,研究人员从整个动物/肝脏组织删除了二氢神经酰胺去饱和酶1(DES1),引起小鼠的肝脂肪变性和胰岛素抵抗。 在机制上,DES1促进脂质摄取,储存以及葡萄糖利用,其中没有一个生物学功能可以通过缺乏关键双键的(二氢)神经酰胺实现。 这些研究表明抑制DES1可能提供治疗肝脏脂肪变性和代谢紊乱的方法。

用AAV-Degs1-shRNA抑制肝脏Degs1可改善葡萄糖体内平衡

该研究结果提供了关于神经酰胺与二氢神经酰胺在代谢疾病发病机理中的重要见解。 虽然体外研究表明,神经酰胺而不是二氢神经酰胺可能有助于抑制胰岛素信号传导,但一些脂质分析研究已经确定二氢神经酰胺是代谢功能障碍的特别强的标志物。特别是,据报道,循环二氢神经酰胺是2型糖尿病未来发展的强预后指标,早在疾病发作前9年出现。 该研究提出二氢神经酰胺不是致病因素,但可能作为通过产生有毒神经酰胺的生物合成途径增加脂肪酸通量的标志物。总的来说,研究结果表明神经酰胺有助于代谢疾病,并可能为临床干预提供机会。

研究背景

鞘脂如神经酰胺和二氢神经酰胺是脂肪和蛋白质代谢的产物,在人类积累过多容易引起肥胖和高脂血症。这些脂质涉及与代谢,生长和存活相关的广泛的细胞过程。大型临床队列研究显示血清和组织中神经酰胺和/或二氢神经酰胺的水平与肥胖合并症(包括胰岛素抵抗,2型糖尿病和主要不良心脏事件)之间存在特别强烈的关联。实际上,一些医院已开始测量血清神经酰胺作为心血管疾病风险的衡量指标。但是,对于神经酰胺和二氢神经酰胺的具体功能作用,不是很清楚。

关于神经酰胺

神经酰胺(Ceramide)是以神经酰胺为骨架的一类磷脂,主要有神经酰胺磷酸胆碱和神经酰胺磷酸乙醇胺,磷脂是细胞膜的主要成分,角质层中40%~50%的皮脂由神经酰胺构成,神经酰胺是细胞间基质的主要部分,在保持角质层水分的平衡中起着重要作用。

关于代谢疾病

根据一般经验理解,代谢性疾病即因代谢问题引起的疾病,包括代谢障碍和代谢旺盛等原因,主要包括以下这些疾病:1.糖尿病2.糖尿病酮症酸中毒3.高血糖高渗综合征4.低血糖症5.痛风6.蛋白质-能量营养不良症7.维生素A缺乏病8.坏血病9.维生素D缺乏病10.骨质疏松症

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