图片来自Nature, doi:10.1038/nature22819。

 

当我们沐浴在署夏的阳光中时，很容易想当然地以为人类也准备好应付冬季的寒冷，如穿起衣柜中的大衣，此外开启家庭暖气系统可进一步抵抗温度下降。并不是所有的温血动物都是如此幸运的。比如，当遭遇低温时，小鼠依赖它们的肩胛骨之间的一种特定的器官来产生热量。这种器官是由被称作棕色脂肪细胞的特定脂肪细胞组成的。在一项新的研究中，来自美国宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的研究人员详细地描绘了让这些棕色脂肪细胞释放热量所必需的一种分子，即组蛋白去乙酰化酶3（HDAC3）。相关研究结果于2017年6月14日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Histone deacetylase 3 prepares brown adipose tissue for acute thermogenic challenge”。

 

 在体内，棕色脂肪细胞燃烧糖和脂肪产生热量。人们已将其注意力放在这些细胞上，这是因为它们燃烧的一些糖和脂肪是被储存在身体中的，而且可能导致白色脂肪增加，从而增加肥胖产生的风险。

 

 在小鼠体内，这种棕色脂肪组织依赖于一种被称作解偶联蛋白1（UCP1）的分子。该分子像一种加热元件那样发挥作用。缺乏UCP1基因的小鼠即便短期暴露在接近零度的温度下也不能够存活下来。论文通信作者、宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院糖尿病、肥胖与代谢研究所主任Mitchell Lazar博士、他的实验室的博士生Matthew Emmett（也是论文共同第一作者）和他们的同事们发现棕色脂肪细胞缺乏HDAC3的小鼠不能够启动UCP1基因，因而就与缺乏UCP1基因的小鼠那样对寒冷的有害影响同样地敏感。这项研究证实HDAC3是启动这种棕色脂肪细胞释放热量所必需的，即便当UCP1基因保持完整时，也是如此。

 

HDAC3在宿主细胞的表观基因组上发挥着功能。Lazar团队分析并整合了大量的DNA序列数据集，从而有助发现HDAC3启动这些棕色脂肪细胞释放能量的机制。这项研究的生物信息学分析部分是论文共同第一作者Hee-Woong Lim博士和研究助理教授Kyoungjae Won博士完成的。

 

 五年前的研究已证实成年人也拥有棕色脂肪组织。尽管并未确定它是否像啮齿类动物那样位于肩胛骨之间，但是它也被低温激活，释放热量，不过这并不足以取代外套和取暖器。成年人中的棕色脂肪分布得更加广泛：棕色脂肪细胞分布于颈动脉、乳动脉、心脏和肺部等体腔区以及胰腺、肾脏和脾脏等其他的实体器官中。皮下棕色脂肪堆积也能够在颈肌、锁骨和腹壁附近发现到。这些研究也已证实肥胖的人比苗条的人拥有更少的棕色脂肪。

 

 鉴于棕色脂肪细胞在体内燃烧糖和脂肪，通过增加这种燃烧来提高体内代谢从而实现体重减少和糖尿病控制可能是可行的。然而，令人吃惊的是，棕色脂肪细胞中缺乏HDAC3的小鼠并不会变胖。不论存在何种关联性，这项新的研究提示着确保棕色脂肪细胞及其含有的HDAC3保持在良好的工作状态是至关重要的。