随着年龄的增长,几乎每个人都会变得越来越胖,但一些人可能要归因于他们的基因带来了更多脂肪。最近,美国杜克大学和中国香港科技大学的研究人员表明,在ankyrin-B基因中的两个不同突变,可导致细胞以更快的速度吸收葡萄糖,从而使人体发胖,并最终引发肥胖相关的糖尿病。
肥胖不是2型糖尿病的唯一原因
近一百万名美国人携带其中一个更严重的突变,称为R1788W。另外一个较温和的突变——称为L1622I,在百分之七的非洲裔美国人中是共有的,是像镰状细胞性贫血那样常见的特征。
这些研究结果是在小鼠当中产生的,可以帮助识别有肥胖风险的人,他们可以通过改善饮食和加强锻炼扭转局势。相关研究结果发表于七月十三日的国际著名学术期刊《Journal of Clinical Investigation》。
本文资深作者、杜克大学医学院生化、细胞生物学和神经生物学教授Vann Bennett指出:“这项研究首次例证了一个易感基因,只通过现代生活方式才表现出来。在20世纪80年代的确发生过肥胖流行,当时非常流行含糖汽水和炸薯条。这似乎不是我们在20世纪80年代突然改变了基因,而是我们携带的易感基因,被这种新的饮食所加剧。我们认为,这一研究结果只是一个开始,还会有很多像这样的基因。”
Bennett也是霍华德休斯医学研究所的研究员,三十多年前他发现了锚蛋白-B(ankyrin-B)。他发现,ankyrin-B作为一种蛋白锚,将重要的蛋白质拴在细胞的质膜内。自从这个发现以来,Bennett和其他研究人员发现,ankyrin-B缺陷与多种人类疾病有关,包括不规则的心跳、自闭症、肌肉萎缩症、老化,最近发现也与糖尿病有关。
随着全世界人们腰围的增加,糖尿病正迅速成为公众健康的最大威胁之一。照目前的趋势继续下去,到2050年,三个美国人当中就一人将患上糖尿病。1型糖尿病患者没有产生足够的胰岛素,这种激素可在餐后帮助处理血液中积聚的葡萄糖。2型糖尿病患者,与肥胖相关的糖尿病形式,可产生胰岛素,但是胰岛素对其效果产生了抵抗。
几年前,Bennett实验室发现证据表明,ankyrin-B突变可能在胰岛素分泌和代谢过程中发挥作用。自那时以来,一些研究已经发现了与2型糖尿病有关的罕见ankyrin-B变异。一个突变,称为R1788W,多见于白种人和西班牙人中。另一个突变,称为L1622I,仅存在于非裔美国人中,这些人已知患糖尿病的风险特别高。但目前还不清楚,这些基因密码的变化如何引发糖尿病。
为了解决这个问题,Bennett的研究生Jane Healy制备了携带这些相同人类遗传变异的小鼠模型。她和她的同事发现,携带两份r1788w突变的小鼠,比正常小鼠产生了更少的胰岛素。尽管这个缺陷,它们的血糖水平是正常的。因此,研究人员进行了常用的葡萄糖耐量试验——常用来筛查2型糖尿病患者,以确定突变小鼠体内的血糖是如何被清除的。令他们吃惊的是,突变小鼠的糖代谢速度高于正常小鼠。
Healy说:“我们原先认为,这些小鼠的主要问题是产生和分泌胰岛素的β细胞。相反,我们最重要的发现在于,靶细胞吸收的葡萄糖比预期的要多得多。”
完全依靠自己的话,葡萄糖不能进入细胞和组织,而是依赖另一个分子,称为GLUT4转运蛋白。通常情况下,GLUT4挂在细胞外,像个女主人等待客人的到来。当缺乏胰岛素时,它作为一个门铃,给GLUT4发出警报,使其付诸行动并打开大门,让葡萄糖进入细胞。当胰岛素消失时,GLUT4转运蛋白把门关上,反转方向,回到细胞的中间。