人和哺乳動物體內(nèi)的脂肪組織可分為白色脂肪組織(WAT)和褐色脂肪組織(BAT),二者可以相互轉(zhuǎn)化。WAT的主要功能是將多余的糖等能源物質(zhì)以甘油三酯的形式儲存起來。BAT則專門用于分解脂質(zhì)等以滿足額外的熱量需求。研究人員對小鼠BAT代謝進行了相關(guān)研究。
(1)圖1是小鼠WAT和BAT細胞結(jié)構(gòu)模式圖。從結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的角度分析,WAT轉(zhuǎn)化為BAT之后產(chǎn)熱效率提高的原因:
脂肪滴變多,體積變小,相對面積增大,易于分解產(chǎn)熱;線粒體增多,產(chǎn)熱增加
脂肪滴變多,體積變小,相對面積增大,易于分解產(chǎn)熱;線粒體增多,產(chǎn)熱增加
。
(2)雌激素相關(guān)受體γ(ERRγ)與BAT代謝密切相關(guān)??蒲腥藛T利用無活性DNA片段構(gòu)建重組DNA,導(dǎo)入野生型小鼠(WT) 受精卵
受精卵
細胞,使其插入ERRγ基因內(nèi)部,導(dǎo)致ERRγ基因發(fā)生 基因突變
基因突變
,獲得ERRγ基因缺陷小鼠(KO)。將兩種小鼠同時暴露在4℃冷環(huán)境中進行實驗,結(jié)果如圖2.在第 6
6
小時ERRγKO小鼠全部死亡。結(jié)果說明ERRγ與抵抗寒冷關(guān)系密切。
(3)檢測兩種小鼠在4℃冷環(huán)境中體內(nèi)BAT和WAT的數(shù)量,計算其比值(BAT/WAT),結(jié)果如圖3,由此可推測 雌激素通過ERRγ蛋白(通過一系列信號傳導(dǎo)通路)促進WAT轉(zhuǎn)化為BAT
雌激素通過ERRγ蛋白(通過一系列信號傳導(dǎo)通路)促進WAT轉(zhuǎn)化為BAT
。
(4)進一步測定兩組小鼠BAT細胞代謝水平,結(jié)果如圖4.據(jù)圖可知,KO小鼠和WT小鼠的BAT細胞氧化分解等量能源物質(zhì)所產(chǎn)生ATP比值為 1.4
1.4
。同時利用分子生物學(xué)技術(shù)檢測發(fā)現(xiàn),KO小鼠的UCP-1基因表達量顯著低于WT小鼠,科學(xué)家最終將UCP-1蛋白定位在線粒體內(nèi)膜上。結(jié)合圖4結(jié)果推測,UCP-1蛋白的作用是 減少ATP合成,促進能源物質(zhì)中的化學(xué)能更大比例的轉(zhuǎn)化為熱能
減少ATP合成,促進能源物質(zhì)中的化學(xué)能更大比例的轉(zhuǎn)化為熱能
。
(5)綜上研究可知,ERRγ在相關(guān)激素的調(diào)節(jié)下,通過 促進WAT轉(zhuǎn)化為BAT;促進UCP-1基因的表達,使產(chǎn)熱增加
促進WAT轉(zhuǎn)化為BAT;促進UCP-1基因的表達,使產(chǎn)熱增加
過程使小鼠適應(yīng)寒冷環(huán)境。