活性氧是控制褐色脂肪的關鍵信號分子

　　褐色和棕色脂肪組織能代謝消耗脂肪產生熱量，其最主要的生理效應應該是維持恒溫動物的體溫平衡。對人體來說，新生兒體內存在大量褐色脂肪，這符合新生兒體重平均體表面積大，熱量散失速度快熱量需求大的特征。科學家曾經認為成年人沒有這類脂肪組織，但現在大量研究證據表明，成年人仍然擁有一定量棕色脂肪，這些脂肪細胞對維持身體的代謝平衡十分重要。研究表明，增加棕色脂肪細胞數量，促進能量代謝水平，對于控制肥胖和糖尿病有非常重要價值。由于解偶聯蛋白1是維持褐色和棕色脂肪組織的關鍵蛋白，因此尋找控制和調節解偶聯蛋白1的因素是該研究領域的熱點內容。

　　最近《自然》雜志論文報道了一種影響褐色脂肪功能的重要因素，就是來自線粒體內的活性氧水平。在體研究證明，低溫暴露能增加褐色脂肪細胞數量和整體能量消耗，這種增加依賴于解偶聯蛋白1的功能，藥物中和線粒體來源的活性氧可以逆轉這種過程。進一步研究發現，活性氧增加改變褐色脂肪組織內半胱氨酸殘基氧化還原平衡，驅動呼吸代謝效率，解偶聯蛋白1 的253號半胱氨酸殘基Cys253是影響細胞呼吸活性的關鍵。在低溫條件下，脂肪組織內解偶聯蛋白1 Cys253被亞磺酰化，該位點進行突變能使腎上腺素和解偶聯導致的嘌呤核苷酸抑制狀態調節下調。這些研究說明，線粒體的活性氧能誘導依賴解偶聯蛋白1褐色脂肪細胞增生和系統能量代謝增強，這一發現提供了一條利用活性氧治療代謝性疾病的新思路。

　　早期對活性氧只有危害性的看法本身就不夠全面，活性氧本來就是身體內重要的信號分子，一定水平的活性氧才能維持細胞正常功能的發揮，例如胰島素和許多生長因子的信號系統就涉及到活性氧的增加，炎癥反應過程更離不開活性氧的身影。能量代謝從整體是是一個能量物質被分步驟徹底氧化的過程，整個能量代謝過程大部分生物化學反應也是通過自由基反應實現的。自由基幾乎是細胞能量代謝和生理功能實現的最活躍的成員。不過活性氧水平過高也會帶來對生物分子的過度修飾甚至破壞，導致細胞功能紊亂甚至死亡，因此細胞內存在一套非常系統完善的活性氧控制系統，這一系統以NADPH的制造為核心，以各種抗氧化物質和抗氧化酶為中介底物，使活性氧在種類和水平上維持一定平衡。最新研究說明，來自線粒體的活性氧是維持褐色脂肪和能量平衡的關鍵因素。不過白色脂肪和褐色脂肪最大的區別是線粒體的數量，白色脂肪細胞中線粒體數量非常少，而褐色脂肪細胞內線粒體數量非常多。那么這似乎是一個雞和蛋的悖論，既然線粒體是褐色脂肪的標志，而線粒體活性氧是刺激和促進褐色脂肪功能的關鍵，這似乎是一個正反饋效應，那么如何啟動和建立這種正反饋過程就是一個比較大的問題。

　　研究發現，線粒體作為一種獨特的細胞結構，能通過一定方式進入細胞內，研究人員利用這種現象給動物補充線粒體能解決心臟和肝臟組織缺血損傷的問題，也有學者利用線粒體擴散作用改造腫瘤細胞。那么可否利用線粒體可以進入細胞內這種特點，給白色脂肪細胞補充和增加一定外來線粒體，將白色脂肪細胞改造成為褐色脂肪細胞，建立一種治療肥胖和代謝性疾病的新工具。