在對小鼠細胞的研究中，約翰霍普金斯大學的研究人員發(fā)現(xiàn)，低水平的細胞銅似乎通過改變細胞處理其主要代謝燃料(如脂肪和糖)的方式使脂肪細胞變得更胖。

他們說，這一發(fā)現(xiàn)增加了證據(jù)表明銅穩(wěn)態(tài)有朝一日可能成為代謝紊亂(包括肥胖)的治療靶點。研究人員警告說，盡管已經(jīng)報道了銅和人類肥胖之間的聯(lián)系，但還需要做更多的工作來更好地理解這種聯(lián)系。在西方世界，除懷孕外，膳食銅缺乏并不常見，主要的健康風險與銅失衡的遺傳性疾病有關(guān)。包含蔬菜，堅果甚至巧克力的飲食通常含有足夠的銅來維持健康的銅水平。

銅對人體生物學至關(guān)重要，有助于促進許多過程，從頭發(fā)和眼睛顏料的形成到新血管。礦物質(zhì)對認知也很重要。根據(jù)約翰霍普金斯大學醫(yī)學院生理學教授，高級研究員Svetlana Lutsenko博士的說法，銅失衡與幾種神經(jīng)系統(tǒng)疾病有關(guān)，銅的變化與抑郁和睡眠模式的變化有關(guān)。研究。

“我們一遍又一遍地看到，當組織中出現(xiàn)銅質(zhì)不平衡時，會對其健康產(chǎn)生重大影響，”Lutsenko說。

這項研究發(fā)表在9月17日的PLOS Biology期刊上，該研究總結(jié)了研究小組為描述銅平衡在稱脂肪細胞的脂肪儲存細胞生理學中的作用所做的努力。該論文的第一作者，約翰霍普金斯大學醫(yī)學院細胞與分子生理學研究生楊浩軍作為博士學位的一部分解決了這個問題。研究。

研究人員想要了解脂肪細胞如何使用銅。他們通過在實驗室中首先培養(yǎng)小鼠脂肪細胞前體來實現(xiàn)這一目標，這些前體可以化學信號發(fā)育成成熟的脂肪細胞 - 用于儲存燃料的那種。

研究人員監(jiān)測了細胞的銅吸收及其在這一發(fā)育過程中產(chǎn)生的蛋白質(zhì)。

Lutsenko和她的團隊發(fā)現(xiàn)，在成熟過程中，脂肪細胞攝入的銅量是前體的兩倍。他們還發(fā)現(xiàn)幾種含銅蛋白質(zhì)更豐富，特別是一種名為氨基脲敏感的胺氧化酶(SSAO)的酶，它極其“上調(diào)”，出現(xiàn)的水平比前體細胞高70倍。Lutsenko說，過去的研究表明SSAO是銅依賴性的，并且在脂肪組織中具有獨特的豐富性，但尚不清楚細胞銅水平如何影響SSAO以及SSAO活性如何與脂肪細胞代謝相關(guān)。“我們很高興看到這些成分相互關(guān)聯(lián)，”楊說。

為了測試細胞的銅消耗是否影響SSAO的功能，Yang在脂肪細胞成熟過程中限制了銅的可用性。她發(fā)現(xiàn)銅的缺乏并沒有阻止細胞發(fā)育成成熟的脂肪細胞，但是，出乎意料的是，缺銅的細胞生長到健康對應(yīng)物的兩倍以上，并含有比細胞更多的脂肪分子，稱為脂質(zhì)。在銅條件充足的條件下發(fā)展。

“這項測試表明，銅對脂肪細胞的健康發(fā)育和代謝非常重要，”Lutsenko說。

為了確定銅依賴性SSAO活性的喪失是否導致銅缺乏細胞的大小和脂肪積累的變化，Yang完全利用遺傳編輯工程細胞缺乏酶并監(jiān)測其發(fā)育。當化學誘導成為成熟的脂肪細胞時，這些實驗室培養(yǎng)的小鼠細胞看起來與早期實驗中缺乏銅的細胞非常相似 - 它們生長到正常細胞大小的兩倍并含有更多的脂質(zhì)。

研究人員稱，這一結(jié)果證實，細胞銅水平對SSAO功能至關(guān)重要，并且滅活這種酶會導致脂肪細胞異常生長。

然而，仍然不清楚的是，這些細胞是如何積累這么多脂質(zhì)的。

“在正常細胞中，兩種細胞燃料，脂質(zhì)和糖的攝入量是平衡的，”楊說。“似乎有關(guān)銅缺乏的事情將這種平衡轉(zhuǎn)移到脂肪堆積上。”

研究人員從之前的研究中了解到，SSAO具有胰島素樣作用，導致細胞消耗更多的糖。他們假設(shè)阻礙酶的功能可能會迫使細胞轉(zhuǎn)換燃料來源。

為了驗證這一假設(shè)，研究人員比較了三種細胞系的蛋白質(zhì)譜：正常脂肪細胞，沒有SSAO的細胞和基因去除SSAO的細胞，然后通過添加蛋白質(zhì)來“拯救”。他們尋找蛋白質(zhì)表達的差異隨著這些細胞的成熟，糖和脂質(zhì)攝入量增加。楊先生重復了她早期對這些細胞的實驗，誘導它們發(fā)育成成熟的脂肪細胞，并在誘導后三，六和九天分析它們的蛋白質(zhì)組成。

總的來說，她確定了所有三種細胞類型中存在的7,000種蛋白質(zhì)。通過將這些結(jié)果縮小到受功能性SSAO影響的那些蛋白質(zhì)，Yang發(fā)現(xiàn)大約200種蛋白質(zhì)的豐度變化，這些蛋白質(zhì)全部落入調(diào)節(jié)代謝的17種細胞途徑中。觀察到吸收和加工糖的蛋白質(zhì)的最顯著變化，這些蛋白質(zhì)不太豐富，并且蛋白質(zhì)促進脂質(zhì)的攝取和加工，其在缺乏SSAO的細胞中更豐富。

“這表明SSAO對許多代謝功能至關(guān)重要，包括吸收糖與吸收脂肪之間的轉(zhuǎn)換，”楊說。

研究人員報告說，他們正在計劃研究監(jiān)測患有脂肪肝和糖尿病的人的血液中的SSAO，因為SSAO在這些個體的血液中呈現(xiàn)出升高的水平。“我們懷疑SSAO可能有助于調(diào)節(jié)其他組織的燃料選擇，”楊說。