科學家發現了一個分子“開關”，可以打開小鼠棕色脂肪中隱藏的能量燃燒系統；這一發現最終可能幫助研究人員開發出治療骨病的新療法。
研究結果發表於： 自然提供了關於棕色脂肪如何發揮作用的新見解。與儲存能量的白色脂肪不同，棕色脂肪會燃燒卡路里來產生熱量。科學家長期以來一直認為這種熱量的產生取決於單一的生物途徑。但近年來，研究人員發現了與原始途徑一起運作的第二條途徑，但他們不知道是什麼驅動它。
由麥吉爾大學羅莎琳德和莫里斯·古德曼癌症研究所的勞倫斯·卡扎克（Lawrence Kazak）領導的團隊確定了這種替代系統（稱為無效肌酸循環）的分子觸發因素。
科學家「用鑰匙」辨識棕色脂肪
當身體暴露在寒冷的溫度下時，它會分解儲存的脂肪以產生熱量。這個過程導致甘油的釋放，甘油是脂肪代謝過程中產生的分子。研究人員與麥吉爾結構生物學家、加拿大 DNA 損傷與修復大分子機械研究主席 Alba Guarné 合作，發現甘油在他們確定為甘油袋的區域與一種名為 TNAP 的酶結合。這種相互作用活化了替代的產熱途徑。
「這是我們第一次確定替代的產熱途徑是如何獨立於經典系統而被活化的，」生物化學系副教授兼加拿大脂肪細胞生物學研究主席 Kazak 說。 “這為了解多個能量燃燒系統如何協同工作以使身體保持在適當的溫度打開了大門。”
這項發現可能會促進骨病研究
棕色脂肪因其在新陳代謝和肥胖研究中可能發揮的作用而引起人們的關注。雖然新發現最終可能對這些領域做出貢獻，但研究人員表示，最緊迫的重要性可能與骨骼健康有關，因為 TNAP 在骨形成中已經發揮了明確的作用。
TNAP 酵素對於形成和維持強健骨骼的鈣化過程至關重要。降低 TNAP 活性的突變可能導致磷酸酯酶過低，這是一種罕見的疾病，有時被稱為「軟骨頭」。這種情況可能導致骨折、慢性疼痛和骨骼異常。某些遺傳突變使這種疾病在加拿大某些地區更為常見，包括魁北克省和馬尼托巴省。
科學家在實驗室實驗中檢查 TNAP 突變發現，能量燃燒脂肪細胞中的相同分子開關也直接影響負責骨礦化和硬化的細胞。
該研究建立在麥吉爾大學的合著者馬克·麥基和桑福德·伯納姆·普雷比斯醫學發現研究所的合著者何塞·路易斯·米蘭的早期研究基礎上。他先前的努力幫助開發了專門針對 TNAP 酶缺陷的低磷酸酶患者設計的一流酶替代療法。
牙科和口腔健康科學學院、醫學與健康科學學院教授、加拿大生物礦化研究主席 McKee 表示：“這一發現為一種新型治療打開了大門，通過天然或合成生物活性化合物通過甘油袋增加 TNAP 酶的活性，可能會增強該酶對患者的有益作用，並有助於將缺乏的骨礦化恢復到健康水平。”
研究人員已經確定了數十種潛在的候選藥物用於未來的研究。
關於研究
Mohammed Faiz Hussain、Lawrence Kazak 等人發表的題為「產熱和礦化中甘油驅動的 TNAP 活化」的研究發表於： 自然。
該計畫涉及倫敦瑪麗女王大學、東北大學、桑福德伯納姆普雷比斯醫學發現研究所和緬因州健康研究所的科學家的合作。經費來自加拿大健康研究所、加拿大自然科學與工程研究委員會、魁北克研究基金會 – Santé。
