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[科技日报]动物脂肪沉积和代谢与铜的关系弄清楚了

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  据中国农科院最新消息,该院北京畜牧兽医研究所基因工程与种质创新团队,首次揭示了铜转运蛋白ATP7A在调控动物脂肪代谢中的重要作用,这就为人类脂肪细胞衰老、2型糖尿病和代谢综合征等发病机制的理解及疾病预防提供了新的视角,并为畜禽生产中铜的科学合理利用提供了理论参考。相关研究成果在线发表于《糖尿病学(Diabetologia)》。

  据了解,脂肪组织是动物的主要储能和内分泌器官,不仅关系着畜禽的生产效率和肉品质,更与人类肥胖和代谢性疾病密切相关。研究发现,西方饮食中较低的铜水平与肥胖、糖尿病等代谢疾病的发生有关,但是补铜是否有助于肥胖和代谢紊乱的改善仍不清楚。而在畜牧业生产中,饲料添加高剂量铜能促进动物生长,提高饲料报酬;但是高铜对动物脂肪代谢的影响及其分子机理此前尚不明确。

  该研究通过构建铜离子转运蛋白ATP7A脂肪特异性敲除小鼠,使得该小鼠脂肪组织铜水平比对照组高20倍。研究发现,基因敲除小鼠6月龄前生长代谢未受脂肪组织铜过载的影响;而达到12月龄时,敲除小鼠脂肪沉积显着减少,并在16月龄时进一步减少,伴随着内分泌紊乱和胰岛素抵抗等代谢障碍,脂肪组织老化信号增强。同时,基因敲除小鼠在60%高脂饲料饲喂条件下,7月龄时即出现上述代谢障碍,说明高脂饮食可以加速敲除小鼠年龄诱导的代谢衰退。机制研究发现,脂肪组织铜过载加剧了高脂饮食和年龄诱导的DNA损伤,增强了cAMP脂肪水解信号,加速了脂肪细胞衰老和萎缩;并且,体外高铜培养的脂肪细胞表现出DNA损伤信号的激活和脂肪水解的增强。综上所述,该研究发现脂肪细胞铜过载通过激活DNA损伤和脂解信号,引起年龄和高脂饮食诱导的脂肪萎缩,从而导致胰岛素抵抗和糖脂代谢紊乱发生。这就从脂肪细胞老化的角度,阐明了铜对机体糖脂代谢的调控作用及机制。

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