Abscisic acid enhances glucose disposal and induces brown fat activity in adipocytes in vitro and in vivo

脫落酸在體外和體內增強葡萄糖處置并誘導脂肪細胞棕色脂肪活性

來源：Biochimica et Biophysica Acta, Volume 1862, 2017, Pages 131-144

《生物化學與生物物理學報》，第1862卷，2017年，第131-144頁

 

摘要

這篇論文研究了脫落酸（ABA）在脂肪細胞葡萄糖處置和棕色脂肪活性誘導中的作用。ABA是一種植物激素，在動物中也存在，通過其受體LANCL2調節(jié)先天免疫細胞功能和葡萄糖處置。研究發(fā)現，ABA通過LANCL2刺激脂肪細胞葡萄糖攝取，減少甘油三酯積累，增加氧消耗和二氧化碳產生，并誘導棕色脂肪標記基因（如UCP1、PGC-1α）表達。在體外，ABA處理增強3T3-L1脂肪細胞葡萄糖代謝和棕色化；在體內，口服ABA增加大鼠棕色脂肪葡萄糖攝取和小鼠白色脂肪棕色化基因表達。結果表明ABA可能通過誘導棕色脂肪活性改善糖耐量和能量平衡。

 

研究目的

研究目的是探究ABA/LANCL2系統(tǒng)在脂肪細胞葡萄糖攝取和代謝調節(jié)中的作用，特別是ABA是否能夠誘導脂肪細胞棕色化（browning），從而增強葡萄糖處置和能量消耗，為代謝疾病治療提供新見解。

 

研究思路

研究思路包括體外和體內實驗。體外使用3T3-L1小鼠脂肪細胞和人類脂肪間充質干細胞（ATMSC），通過ABA處理、LANCL2沉默或過表達，測量葡萄糖攝取、氧消耗、基因表達和代謝產物；體內通過口服ABA處理大鼠和小鼠，評估棕色脂肪葡萄糖攝取（微PET成像）和組織基因表達。關鍵實驗包括：ABA對葡萄糖轉運蛋白GLUT4表達的影響、氧消耗測量（使用丹麥Unisense電極）、棕色脂肪標記基因分析，以及長期ABA處理對脂肪組織重塑的作用。

 

測量的數據及研究意義

1 葡萄糖攝取和GLUT4表達：ABA處理增加3T3-L1脂肪細胞GLUT4蛋白表達和葡萄糖攝取，類似胰島素效應，但依賴PI3K通路。LANCL2沉默消除ABA和胰島素的刺激作用，而過表達增強基礎葡萄糖攝取。數據來自圖1和圖3。研究意義：表明ABA通過LANCL2受體激活胰島素樣信號通路，增強脂肪細胞葡萄糖處置，為ABA改善糖代謝提供機制證據。

 

 

 

2 氧消耗測量：使用丹麥Unisense微電極系統(tǒng)測量脂肪細胞氧消耗，ABA處理顯著增加3T3-L1脂肪細胞氧消耗率（約30%），表明代謝活性增強。數據來自圖2。研究意義：直接證明ABA提升脂肪細胞呼吸速率，支持其誘導產熱和能量消耗的作用，與棕色化表型一致。

 

 

3 基因表達分析：ABA上調棕色脂肪標記基因（UCP1、PGC-1α、PRDM16、CIDE-A等）在脂肪細胞中的表達，并增加線粒體DNA含量。數據來自圖6、圖7和圖9。研究意義：證實ABA誘導白色脂肪棕色化，促進產熱相關基因編程，可能有助于對抗肥胖和胰島素抵抗。

 

 

 

4 體內葡萄糖攝取和組織變化：口服ABA（1μg/kg）增加大鼠棕色脂肪葡萄糖攝取（微PET顯示2倍升高），長期處理上調小鼠白色脂肪棕色基因和線粒體含量。數據來自圖8和圖9。研究意義：顯示ABA在整體動物水平激活棕色脂肪代謝，改善葡萄糖處置，提示其治療代謝疾病的潛力。

 

5 代謝產物測量：ABA減少脂肪細胞甘油三酯積累，但增加CO2產生，表明葡萄糖氧化增強而非脂質儲存。數據來自圖5。研究意義：反映ABA促進能量消耗型代謝，與棕色化表型相符，可能減少脂質蓄積。

 

 

結論

論文得出結論：ABA通過LANCL2受體增強脂肪細胞葡萄糖攝取和氧消耗，誘導白色脂肪棕色化，上調產熱基因表達和線粒體生物發(fā)生。在體內，ABA激活棕色脂肪葡萄糖攝取和白色脂肪重塑，改善糖代謝。這些發(fā)現表明ABA可能作為調節(jié)能量平衡和糖耐量的新靶點，為肥胖和糖尿病治療提供策略。

 

使用丹麥Unisense電極測量數據的研究意義

使用丹麥Unisense電極測量的氧消耗數據（圖2）為研究提供了關鍵的功能性證據。這些數據直接顯示ABA處理使3T3-L1脂肪細胞氧消耗率從22±2 nmol O2/min/mg蛋白增加到28±4 nmol O2/min/mg蛋白（增加約30%），表明ABA顯著增強細胞呼吸活性。研究意義在于：Unisense電極的高精度測量量化了ABA對代謝率的即時影響，支持ABA誘導產熱表型的假設。這種實時氧消耗監(jiān)測排除了間接因素干擾，直接 linking ABA處理到線粒體功能增強。結果與基因表達數據（如UCP1上調）一致，共同證明ABA通過提升細胞呼吸促進能量消耗。此外，該技術驗證了ABA在脂肪代謝中的積極作用，為開發(fā)代謝疾病療法提供了實驗依據。