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牛磺酸也是越来越神了。
也就最近两年,牛磺酸的各种神奇功效可谓是遍地开花。作为一种必需微量元素,牛磺酸存在于动物组织和多种食物中,也是功能性饮料的常见添加成分,在人体心脏、眼睛、大脑和肌肉等兴奋组织中水平较高,是维护代谢稳态和线粒体功能的重要组成部分。
去年6月份,《科学》杂志发表了关于牛磺酸延缓衰老特征的新发现,补充牛磺酸可以延长小鼠寿命,并且改善多种衰老相关健康指标。
不仅如此,牛磺酸在抗癌领域也开始崭露头角,今年4月份,发表在《细胞》上的一篇研究首次阐明了牛磺酸在癌症中的重要影响,竟然可以重新激活竭耗的CD8+T细胞,强化化疗和免疫治疗的效果。
近日,在又一顶刊《自然》杂志的更新中,牛磺酸再次展示了它的神奇“魔力”,来自斯坦福大学的研究团队首次发现了体重相关的孤儿酶PTER,是牛磺酸代谢物N-乙酰牛磺酸的水解酶。
PTER缺失小鼠经过补充牛磺酸可以减少食物摄入量并改善葡萄糖稳态;对野生型肥胖小鼠进行N-乙酰牛磺酸给药,也能够使小鼠少吃并减重。
N-乙酰牛磺酸是牛磺酸的次级代谢产物,在各种生理活动的影响下,N-乙酰牛磺酸水平也会发生变化。N-乙酰牛磺酸可能是一种具有重要生理功能的化合物,但是目前对其体内合成和降解以及潜在生理功能尚不明确。
通过将小鼠不同组织样本和N-乙酰牛磺酸进行共同培养,研究人员在肾脏和肝脏组织中观察到N-乙酰牛磺酸被显著水解,经过进一步分离和鉴定,研究人员看到了PTER。
PTER水解N-乙酰牛磺酸
PTER对N-乙酰牛磺酸表现出显著的酶活性。在PTER缺失小鼠中,N-乙酰牛磺酸水平显著升高,表明PTER是N-乙酰牛磺酸的主要水解酶。
虽然PTER被称为孤儿酶,但是科学家对它的作用并不完全一无所知。根据之前的研究,PTER与肥胖和BMI有关,PTER通路可能涉及到体重调节方面。
高脂饮食和牛磺酸补充剂条件下的PTER缺失小鼠和野生型小鼠代谢表型
为了验证牛磺酸水解在体重调节中的作用,研究人员对PTER缺失小鼠与野生型小鼠进行高脂饮食喂养,并在饮水中添加牛磺酸补充剂,监测小鼠体重和食物摄入量变化。8周期间,两组小鼠饮水量一致,表明牛磺酸补充剂量一致,但是与野生型小鼠相比,PTER缺失小鼠的体重更轻,累积食物摄入量更少,表现出更好的葡萄糖耐量和胰岛素敏感性。
但需要注意的是,PTER缺失小鼠只有在高脂饮食和补充牛磺酸的条件下,才表现出体重和代谢变化。
复盘一下上面的实验结果,可以发现野生型小鼠和PTER缺失小鼠之间的主要差异,就在于PTER缺失情况下发生了N-乙酰牛磺酸累积。于是,研究人员对小鼠进行了单独的N-乙酰牛磺酸给药。
N-乙酰牛磺酸给药后小鼠体重和食物摄入量变化
通过饮食诱导小鼠肥胖,并经腹膜注射N-乙酰牛磺酸。在高水平N-乙酰牛磺酸下,小鼠表现出剂量依赖性的体重减轻和食物摄入量减少,而对于原本就苗条的小鼠来说,N-乙酰牛磺酸给药也有一定的降体重效果,当然程度不如肥胖小鼠。
进一步研究显示,PTER在小鼠脑干中表达。GDF15-GFRAL是脑干中已知的食欲调节信号通路,在高脂饮食诱导的肥胖下尤其活跃。在抗GFRAL抗体存在的条件下,脑干中升高的N-乙酰牛磺酸水平无法使小鼠体重减轻或食物摄入量减少,表明N-乙酰牛磺酸的抗肥胖作用依赖于GFRAL受体的完整性。
总的来说,研究证明PTER是催化N-乙酰牛磺酸水解的活性酶,并且PTER缺失或N-乙酰牛磺酸给药可以使小鼠体重减轻和食物摄入量减少,强调了PTER位点、牛磺酸水平和饮食之间的复杂关系。在未来,PTER抑制剂的开发可能是减肥治疗的新途径。
参考文献:
Wei W, Lyu X, Markhard A L, et al. PTER is a N-acetyltaurine hydrolase that regulates feeding and obesity[J]. Nature, 2024: 1-7.
本文作者丨王雪宁