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肥胖是由于能量摄入和能量消耗的不平衡而产生的疾病。摄入过多的能量会以甘油三脂的形式储存在白色脂肪中,当机体能量需求增加时,这些甘油三酯会通过脂肪动员来产生自由脂肪酸进入循环系统,循环系统中的脂肪酸可以被组织吸收利用从而放出能量供机体组织使用。褐色脂肪组织是机体内另一与能量平衡相关的重要组织。褐色脂肪组织摄取脂肪酸并将其氧化,通过其褐色脂肪细胞线粒体内膜上的解偶联蛋白1(UCP1)的解耦联作用来产生热量,从而增加机体的能量消耗。目前有多种治疗手段提高脂肪动员和增加能量利用来治疗肥胖。通过大分子营养物的干预来治疗肥胖越来越受到重视。研究发现,通过控制饮食中亮氨酸,精氨酸和谷氨酸等必需氨基酸可以调控脂肪代谢和糖代谢。这些研究主要集中在增加饮食中的必需氨基酸。
我们研究主要针对亮氨酸缺乏时能量稳态及脂质代谢展开深入的研究。我们前期的研究发现,亮氨酸缺乏饮食导致腹部脂肪快速丢失,但其分子机制却不清楚。我们目前的研究就是为了阐明亮氨酸缺乏饮食导致的脂肪丢失的分子机理。在我们的研究中,我们发现亮氨酸缺乏饮食导致脂肪快速丢失,主要不是由于微小的摄食量降低的结果。亮氨酸缺乏饮食导致的腹部脂肪明显减少,主要是一方面,亮氨酸缺乏饮食增加了白色脂肪组织中脂解作用,以及增加了脂肪酸β氧化相关的基因PPARα,CPT1,ACO的表达和降低了脂肪酸合成基因FAS,SCD1,SREBP-1c等表达和活性而造成的;另一方面,我们还发现亮氨酸缺乏饮食增加了褐色脂肪组织的UCP1的表达和产热作用。这些结果共同导致了亮氨酸缺乏饮食诱导的脂肪丢失。
我们进一步研究发现,白色脂肪组织脂解作用的增加和褐色脂肪组织的UCP1表达增加受中枢调控。在亮氨酸缺乏饮食下,通过脑室回补亮氨酸可以显著地阻止亮氨酸缺乏诱导的脂肪丢失和体重降低,而回补其他氨基酸却没有此效果。再通过脑室注射不同的激活剂和拮抗剂,研究发现亮氨酸缺乏饮食是通过抑制下丘脑雷帕霉素靶蛋白(mTOR)的活性,增加下丘脑促肾上腺素皮质激素释放激素(CRH)的表达,激活交感神经系统,从而促进了白色脂肪组织的脂解作用和褐色脂肪组织的UCP1表达,最终导致了脂肪丢失。
综上研究我们发现了亮氨酸缺乏条件下中枢系统和外周组织在调节能量稳态中的重要作用。