運(yùn)動(dòng)調(diào)控鳶尾素的表達(dá)對(duì)于白色脂肪棕色化的影響

(沈陽體育學(xué)院研究生部 遼寧 沈陽 110102)

前言：現(xiàn)代社會(huì)文明的進(jìn)步，大家的生活水平日漸提高，肥胖及許多代謝類疾病已經(jīng)嚴(yán)重威脅了人類的身體健康。最近，由骨骼肌分泌的一種新的蛋白類激素被發(fā)現(xiàn)，它就是鳶尾素(Irisin)，后來被證明鳶尾素(Irisin)既是肌肉因子也是脂肪因子，在白色脂肪中白色脂肪組織也可以分泌，這就給予了運(yùn)動(dòng)促進(jìn)白色脂肪棕色化一個(gè)強(qiáng)有力支撐的理論通路，有研究證明運(yùn)動(dòng)-PGC-1α-FNDC5-Irisin-UCP-1這一通路是運(yùn)動(dòng)促進(jìn)白色脂肪棕色化的一個(gè)分子機(jī)制。

一、脂肪細(xì)胞的分類

研究發(fā)現(xiàn)，在哺乳動(dòng)物體內(nèi)一般包括白色脂肪組織(WAT)和棕色脂肪組織(BAT)兩種形式的脂肪組織。

兩種脂肪組織的區(qū)別[1][2][3]

二、白色脂肪棕色化

不僅在人類自身體內(nèi)是含有棕色脂肪組織(BAT)的，而且長(zhǎng)期的低溫刺激還能夠促進(jìn)棕色脂肪組織(BAT)的出現(xiàn)和激活。有研究發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)或在低溫的刺激下使機(jī)體交感神經(jīng)興奮，白色脂肪組織會(huì)產(chǎn)生向棕色脂肪組織轉(zhuǎn)化的情況，就會(huì)出現(xiàn)一種新的脂肪:米色脂肪(beige adipocytes)[4]。同棕色脂肪組織一樣，米色脂肪也具有產(chǎn)熱的功能，

三、鳶尾素(Irisin)的起源分布與生理作用

2012年，在哈佛大學(xué)發(fā)現(xiàn)了一種名為鳶尾素(Irisin)的肌肉因子可以控制白色脂肪棕色化[5]，鳶尾素(Irisin)是FNDC5蛋白剪切修飾而成，運(yùn)動(dòng)可誘導(dǎo)PGC-1α在骨骼肌中表達(dá),后者可以刺激FNDC5的表達(dá)，繼而使鳶尾素(Irisin)的分泌增多。

實(shí)驗(yàn)證明，小鼠肌肉中FNDC5可以被PGC-1α促進(jìn)表達(dá)，F(xiàn)NDC5通過有關(guān)的蛋白酶剪切修飾后可轉(zhuǎn)變?yōu)轼S尾素(Irisin)并將其釋放進(jìn)入血液進(jìn)一步在白色脂肪細(xì)胞發(fā)揮作用，促進(jìn)白色脂肪棕色化。在小鼠體內(nèi)，F(xiàn)NDC5的基因處于第4號(hào)染色體上，其基因長(zhǎng)度大概為5.1kb。FNDC5在被切除N端信號(hào)肽后，蛋白水解酶會(huì)把切除后的FNDC5在GLU142處斷開，進(jìn)而構(gòu)成一段大概有110個(gè)氨基酸的多肽片斷，即鳶尾素(Irisin)，鳶尾素(Irisin)序列會(huì)在不同的種屬間高度保守，研究發(fā)現(xiàn)，人和小鼠的鳶尾素(Irisin)氨基酸序列分布100%相同[6]。鳶尾素(Irisin)由運(yùn)動(dòng)刺激產(chǎn)生并且可以促進(jìn)UCP-1的表達(dá)以及調(diào)控白色脂肪棕色化，從而大幅度的增長(zhǎng)機(jī)體的能量消耗，達(dá)到減低體重保持健康的目的，這就說明鳶尾素(Irisin)可以作為白色脂肪棕色化的重要作用因子以及治療肥胖及其有關(guān)代謝類病癥防治的一種潛在靶向藥物。

四、運(yùn)動(dòng)調(diào)控Irisin的表達(dá)對(duì)白色脂肪棕色化的影響

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，PGC-1α轉(zhuǎn)基因小鼠骨骼肌中包含F(xiàn)NDC5在內(nèi)的5種蛋白被確定是PGC-1α的靶基因，在經(jīng)過PGC-1α基因敲除小鼠來進(jìn)一步證明，骨骼肌中FNDC5 mRNA有表達(dá)降低的情況，而且鳶尾素(Irisin)的表達(dá)數(shù)量也下降了72%，這就提示PGC-1α介入了鳶尾素(Irisin)的表達(dá)控制過程[6]。另有實(shí)驗(yàn)證明，小鼠及人類在劇烈運(yùn)動(dòng)后PGC1-α表達(dá)有顯著升高[7]，所以證實(shí)通過激活PGC-1α的介導(dǎo)過程可能使運(yùn)動(dòng)促進(jìn)鳶尾素(Irisin)的表達(dá)程度上升。運(yùn)動(dòng)能夠促進(jìn)PGC-1α的產(chǎn)生，而PGC-1α則促進(jìn)FNDC5的合成，F(xiàn)NDC5通過修飾剪切轉(zhuǎn)變?yōu)轼S尾素(Irisin)，鳶尾素會(huì)促進(jìn)UCP-1的生成，進(jìn)一步調(diào)控白色脂肪棕色化的過程，與此同時(shí)轉(zhuǎn)錄因子PPAR-α通與白色脂肪細(xì)胞中的FNDC5受體結(jié)合，也可以促進(jìn)白色脂肪中UCP-1的生成，從而達(dá)到白色脂肪棕色化的目的，鳶尾素(Irisin)和UCP-1是促進(jìn)白色脂肪棟色化的關(guān)鍵脂肪因子，然而，目前尚未發(fā)現(xiàn)FNDC5/Irisin的受體，因此，其發(fā)揮生理作用的信號(hào)通路目前尚不甚清楚，還需進(jìn)一步研究。

總結(jié)

到目前為止有大量的體外實(shí)驗(yàn)證明鳶尾素(Irisin)可以促進(jìn)脂肪棕色化，使機(jī)體消耗的熱量上升，減少體重超重情況，使胰島素抵抗有所緩解，但是Irisin的受體尚未發(fā)現(xiàn)，我們對(duì)這一通路的作用機(jī)制還不甚明確，作為一種新的肌肉因子，鳶尾素(Irisin)也是一種脂肪因子，它主要在骨骼肌中表達(dá)，然后分泌入血，到達(dá)白色脂肪發(fā)揮作用。那么它在白色脂肪組織中的表達(dá)途徑又是如何？目前的研究大部分是說明了運(yùn)動(dòng)促進(jìn)了鳶尾素(Irisin)在骨骼肌、肌肉和血液中的表達(dá)量，對(duì)于其在白色脂肪中的生理機(jī)制不甚清楚。

【參考文獻(xiàn)】

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