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容易发胖早已写在基因里,不只怪“吃得多动得少”

2017/11/15 来源:生物探索
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导读
我们通常习惯把肥胖归因于一个简单原因:吃得太多,锻炼得太少。但越来越多的证据表明,至少一些对现代人类有害的体重增加是写在基因里的。美国Research Triangle的一项新研究表明,数以百万计的美国人携带的变异基因ankyrin-B可能是这些人容易发胖的原因。


这项发表在11月13日的《美国国家科学院院刊》上的研究表明:基因变异导致脂肪细胞比正常人更快地吸收葡萄糖,大小上增加了一倍多。当新陈代谢老化或摄入高脂肪饮食时,肥胖几乎不可避免。

资深作者,杜克大学医学院的生物化学教授Vann Bennett说:“我们称它为无责任的肥胖。我们相信这个基因可能有助于我们祖先在饥荒时期储存能量。在当今这个时代,食物很丰富,ankyrin-B基因的变异会促进肥胖的流行。”

ankyrin-B突变的小鼠要胖一些

Bennett在三十多年前就发现了ankyrin-B蛋白。这是身体每一个组织都存在的,起一个像锚一样的作用的蛋白。它将重要蛋白锚定在细胞膜内。Bennett和其他研究人员已经将缺少ankyrin-B和大量人类疾病联系起来,其中包括自闭症、肌营养不良、衰老、糖尿病和不规则的心跳。

几年前,在Bennett实验室工作的一个博士生Jane Healey,发现因ankyrin-B基因突变引起心律失常的小鼠比野生型小鼠胖。为了找出原因,她创建了携带一些常见的人类基因变异体的小鼠模型。


右侧的ankyrin-B基因突变小鼠比左侧野生型小鼠胖

当时实验室的博士后研究员Damaris Lorenzo博士发现这些小鼠很快就发胖,将大部分能量锁定在脂肪组织而不是送它们到其他组织进行消耗。这些发现发表在2015的the Journal of Clinical Investigation上。但当时并不知道这个基因如何工作。

ankyrin-B是葡萄糖流入的大门

为了研究这个问题,现在已经在在北卡罗来纳大学教堂山分校任助理教授的Lorenzo的研究组对小鼠脂肪组织的ankyrin-B基因进行完全敲除。

在这种小鼠身上,他们重复了许多之前已经进行过的相同实验。尽管基因敲除小鼠的饮食和运动量与正常小鼠相同,但体重出现增加,白色脂肪细胞体积增加了一倍。更重要的是,随着老鼠的衰老和高脂饮食的增加,体重增加更明显。

Lorenzo说:“我们很快观察到脂肪细胞中脂质积累的增加会溢出到肝脏和肌肉。这导致了炎症和对胰岛素反应的中断,这是II型糖尿病的一个特征。类似的一连串事件也会发生在人类身上,这就是为什么肥胖会对我们的健康造成如此不利的影响。”

根据生化实验的结果:敲除ankyrin-B基因或该基因发生突变会改变GLUT4的动力学,这是允许葡萄糖进入脂肪细胞的蛋白质。结果,洪水的闸门被打开,这让葡萄糖流入细胞的速度比正常人快

小鼠的结果需要在人群中验证

Lorenzo想知道同样的机制是否也适用于人类的基因变体ankyrin-B。ankyrin-B在美国白人中携带率为1.3%和非裔美国人为8.4%,在美国涉及数百万人。Lorenzo培养了携带这些变异体的脂肪细胞,发现它们也以较高的速率吸收葡萄糖。这种疾病似乎起源于脂肪组织,尽管它可能在身体其他部位起作用。

Bennett说:“我们发现小鼠不用吃更多的东西就变得肥胖,而且有一种潜在的细胞机制来解释体重增加。这种基因可以使我们识别出那些有风险的个体,他们应该经常观察摄入多少热量,并增加运动以控制他们的体重。”

但首先,Bennett说他们在实验室中的发现必须在普通人群中得到证实。为此,研究人员需要鉴定出ankyrin-B变异的个体,并探讨家族史、身高和体重、以及糖代谢特征的生理性状,来确定这些变异对人体健康的影响。

参考资料

1) Cell-autonomous adiposity through increased cell surface GLUT4 due to ankyrin-B deficiency

2) Genetic variant prompts cells to store fat, fueling obesity

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