100年前胰岛素的发现为数百万糖尿病患者打开了一扇通往生活和希望的大门。从那时起,胰腺中产生的胰岛素一直被认为是治疗糖尿病等高血糖(葡萄糖)疾病的主要手段。现在,索尔克科学家发现了脂肪组织中产生的第二种分子,与胰岛素一样,也有效快速地调节血糖。他们的发现可能导致开发治疗糖尿病的新疗法,并为有前途的新陈代谢研究途径奠定基础。
这项研究于2022年1月4日发表在《细胞代谢》上,该研究表明,一种名为FGF1的激素通过抑制脂肪分解(脂溶解)来调节血糖。与胰岛素一样,FGF1通过抑制脂解来控制血糖,但这两种激素以不同的方式这样做。重要的是,这种差异可以使FGF1用于安全、成功地降低胰岛素抵抗患者的血糖。
联合高级作者兼分子和发育生物学三月一角硬币主席Ronald Evans教授说,找到抑制脂肪溶解和降低葡萄糖的第二种激素是一项科学突破。我们确定了调节脂肪脂溶解的新参与者,这将帮助我们了解体内能量储存是如何管理的。
当我们吃饭时,富含能量的脂肪和葡萄糖进入血液。胰岛素通常将这些营养素输送到肌肉和脂肪组织中的细胞,在那里它们要么立即使用,要么储存起来供以后使用。在胰岛素抵抗者中,葡萄糖不能有效地从血液中去除,较高的脂解会增加脂肪酸水平。这些额外的脂肪酸加速了肝脏的葡萄糖产生,加剧了已经很高的葡萄糖水平。此外,脂肪酸在器官中积累,加剧了胰岛素抵抗——糖尿病和肥胖的特征。
此前,实验室表明,注射FGF1可以显著降低小鼠的血糖,慢性FGF1治疗可以缓解胰岛素抵抗。但它是如何运作的仍然是一个谜。
在当前的工作中,该团队调查了这些现象背后的机制以及它们是如何联系在一起的。首先,他们表明FGF1像胰岛素一样抑制脂肪溶解。然后,他们表明,FGF1像胰岛素一样调节肝脏中葡萄糖的产生。这些相似性导致该组怀疑FGF1和胰岛素是否使用相同的信号(通信)途径来调节血糖。
众所周知,胰岛素通过PDE3B抑制脂肪解,PDE3B是一种启动信号通路的酶,因此该团队测试了全套类似酶,PDE3B位居榜首。他们惊讶地发现,FGF1使用不同的途径——PDE4。
“这种机制基本上是第二个循环,具有并行路径的所有优点。在胰岛素抵抗中,胰岛素信号受损。然而,使用不同的信令级联,如果一个不起作用,另一个可以。这样,你仍然可以控制脂溶解和血糖调节,”第一作者、埃文斯实验室的博士后研究员Gencer Sancar说。
找到PDE4途径为药物发现和基础研究开辟了新的机会,重点是高血糖(高血糖)和胰岛素抵抗。科学家们渴望研究修改FGF1以提高PDE4活性的可能性。另一条路线是在PDE4激活之前瞄准信令路径中的多个点。
FGF1诱导耐胰岛素糖尿病小鼠持续降低葡萄糖的独特能力是糖尿病患者的有希望的治疗途径。我们希望了解这条途径将导致糖尿病患者的更好治疗,”埃文斯实验室的高级科学家、联合高级作家迈克尔·唐斯说。现在我们有了一条新的途径,我们可以弄清楚它在体内能量稳态中的作用以及如何操纵它。
其他作者包括Sihao Liu、Emanuel Gasser、Jacqueline G。Alvarez、Christopher Moutos、Kyeongkyu Kim、Yuhao Wang、Timothy F。Huddy、Brittany Ross、Yang Dai、David Zepeda、Brett Collins、Emma Tilley、Matthew J.Kolar,Ruth T。Yu,Annette R。Salk的Atkins和Alan Saghatelian;Tim van Zutphen、Theo H. van Dijk和Johan W.荷兰格罗宁根大学的Jonker。
这项研究得到了国家卫生研究院、诺米斯基金会、一毛钱游行、德国科学研究组织(DFG)、荷兰科学研究组织、欧洲糖尿病研究基金会和瑞士国家科学基金会的支持。
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