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在对小鼠细胞的研究中，约翰霍普金斯大学的研究人员发现，低水平的细胞铜似乎通过改变细胞处理其主要代谢燃料(如脂肪和糖)的方式使脂肪细胞变得更胖。
他们说，这一发现增加了证据表明铜稳态有朝一日可能成为代谢紊乱(包括肥胖)的治疗靶点。研究人员警告说，尽管已经报道了铜和人类肥胖之间的联系，但还需要做更多的工作来更好地理解这种联系。在西方世界，除怀孕外，膳食铜缺乏并不常见，主要的健康风险与铜失衡的遗传性疾病有关。包含蔬菜，坚果甚至巧克力的饮食通常含有足够的铜来维持健康的铜水平。
铜对人体生物学至关重要，有助于促进许多过程，从头发和眼睛颜料的形成到新血管。矿物质对认知也很重要。根据约翰霍普金斯大学医学院生理学教授，高级研究员Svetlana Lutsenko博士的说法，铜失衡与几种神经系统疾病有关，铜的变化与抑郁和睡眠模式的变化有关。研究。
“我们一遍又一遍地看到，当组织中出现铜质不平衡时，会对其健康产生重大影响，”Lutsenko说。
这项研究发表在9月17日的PLOS Biology期刊上，该研究总结了研究小组为描述铜平衡在称脂肪细胞的脂肪储存细胞生理学中的作用所做的努力。该论文的第一作者，约翰霍普金斯大学医学院细胞与分子生理学研究生杨浩军作为博士学位的一部分解决了这个问题。研究。
研究人员想要了解脂肪细胞如何使用铜。他们通过在实验室中首先培养小鼠脂肪细胞前体来实现这一目标，这些前体可以化学信号发育成成熟的脂肪细胞 - 用于储存燃料的那种。
研究人员监测了细胞的铜吸收及其在这一发育过程中产生的蛋白质。
Lutsenko和她的团队发现，在成熟过程中，脂肪细胞摄入的铜量是前体的两倍。他们还发现几种含铜蛋白质更丰富，特别是一种名为氨基脲敏感的胺氧化酶(SSAO)的酶，它极其“上调”，出现的水平比前体细胞高70倍。Lutsenko说，过去的研究表明SSAO是铜依赖性的，并且在脂肪组织中具有独特的丰富性，但尚不清楚细胞铜水平如何影响SSAO以及SSAO活性如何与脂肪细胞代谢相关。“我们很高兴看到这些成分相互关联，”杨说。
为了测试细胞的铜消耗是否影响SSAO的功能，Yang在脂肪细胞成熟过程中限制了铜的可用性。她发现铜的缺乏并没有阻止细胞发育成成熟的脂肪细胞，但是，出乎意料的是，缺铜的细胞生长到健康对应物的两倍以上，并含有比细胞更多的脂肪分子，称为脂质。在铜条件充足的条件下发展。
“这项测试表明，铜对脂肪细胞的健康发育和代谢非常重要，”Lutsenko说。
为了确定铜依赖性SSAO活性的丧失是否导致铜缺乏细胞的大小和脂肪积累的变化，Yang完全利用遗传编辑工程细胞缺乏酶并监测其发育。当化学诱导成为成熟的脂肪细胞时，这些实验室培养的小鼠细胞看起来与早期实验中缺乏铜的细胞非常相似 - 它们生长到正常细胞大小的两倍并含有更多的脂质。
研究人员称，这一结果证实，细胞铜水平对SSAO功能至关重要，并且灭活这种酶会导致脂肪细胞异常生长。
然而，仍然不清楚的是，这些细胞是如何积累这么多脂质的。
“在正常细胞中，两种细胞燃料，脂质和糖的摄入量是平衡的，”杨说。“似乎有关铜缺乏的事情将这种平衡转移到脂肪堆积上。”
研究人员从之前的研究中了解到，SSAO具有胰岛素样作用，导致细胞消耗更多的糖。他们假设阻碍酶的功能可能会迫使细胞转换燃料来源。
为了验证这一假设，研究人员比较了三种细胞系的蛋白质谱：正常脂肪细胞，没有SSAO的细胞和基因去除SSAO的细胞，然后通过添加蛋白质来“拯救”。他们寻找蛋白质表达的差异随着这些细胞的成熟，糖和脂质摄入量增加。杨先生重复了她早期对这些细胞的实验，诱导它们发育成成熟的脂肪细胞，并在诱导后三，六和九天分析它们的蛋白质组成。
总的来说，她确定了所有三种细胞类型中存在的7,000种蛋白质。通过将这些结果缩小到受功能性SSAO影响的那些蛋白质，Yang发现大约200种蛋白质的丰度变化，这些蛋白质全部落入调节代谢的17种细胞途径中。观察到吸收和加工糖的蛋白质的最显着变化，这些蛋白质不太丰富，并且蛋白质促进脂质的摄取和加工，其在缺乏SSAO的细胞中更丰富。
“这表明SSAO对许多代谢功能至关重要，包括吸收糖与吸收脂肪之间的转换，”杨说。
研究人员报告说，他们正在计划研究监测患有脂肪肝和糖尿病的人的血液中的SSAO，因为SSAO在这些个体的血液中呈现出升高的水平。“我们怀疑SSAO可能有助于调节其他组织的燃料选择，”杨说。
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