细胞代谢调控网络

代谢是细胞及机体获取营养物质及能量的重要生命过程,其稳态平衡是机体应对内外环境变化进行正常生命活动的根本保障.代谢稳态平衡的破坏会导致各种疾病.细胞代谢稳态的维持有赖于机体和细胞之间及细胞内部多层次的调节网络.本文总结了内分泌系统部分激素调控细胞代谢及细胞内各代谢通路之间相互调节共同维持代谢稳态的机制,重点阐述了单磷酸腺苷激活的蛋白激酶(adenosine monophosphate-activated protein kinase, AMPK)及雷帕霉素机制性靶蛋白(mechanistic target of rapamycin, mTOR)信号通路对合成代谢及分解代谢的综合调控.     

运动引起的白细胞介素6的改变与铁调素的调控

运动可改变机体铁状态,过度运动会引起机体铁缺乏,甚至导致机体出现运动性贫血,影响运动员成绩.近几年研究表明铁调素(Hepcidin)是调控机体铁代谢的关键因素,而运动中产生的白细胞介素6(IL-6)是影响Hepcidin表达变化的重要原因之一.介绍了IL-6对Hepcidin表达的影响、运动对IL-6表达调控的研究进展,综合分析了运动引起的IL-6的改变及其对Hepcidin的调控机制.     

细胞能量代谢“开关”的发现

<正>能量代谢是细胞基本特征之一.细胞需要随时监测其能量水平状态,在不同的营养物质和能量状态下需要不断地通过细胞内的代谢调控途径来调节其代谢水平以达到能量水平的稳态.细胞的这些反应对于整个有机体的生长和机能都是极其重要的.如果这些反应机制失调,就可能导致如糖尿病、肿瘤等多种人类重大疾病的发生.长期的研究表明AMPK是细胞     

代谢综合症的运动干预

随着社会的发展和人们生活方式的改变,代谢综合症(MS)从1999年命名至今,发病率逐年升高。MS会并发T2DM、心血管疾病、肥胖等疾病,严重影响人们的生活质量甚至危及生命。MS治疗的基本策略是以改善IR为基础的心血管危险因素的综合防治。包括生活方式干预、饮食控制和运动治疗,无效时考虑药物治疗。运动作为MS的重要干预手段,对MS有着显著的影响,本文就MS与运动之间的关系做一综述。     

运动干预癌症的自由基机制研究进展

在总结国内外相关研究的基础上,论述了自由基代谢在运动对癌症发生、进展中的作用及其可能机制,认为运动通过增强清除自由基能力和适应、耐受氧化损伤能力,调节DNA和重要生命物质的修复过程而干预癌症的发生和进展,并因运动要素和组织类型而存在差异。在此基础上指出了存在的问题和今后可能的研究方向。     

哺乳动物冬眠调控机制中MicroRNA的作用

冬眠是很多哺乳动物在低温、食物缺乏和缺氧等极端环境下选择的应对技巧,表现为体核温度降低,心率、代谢率和呼吸率下降等。在不同冬眠动物的不同组织中,这一过程伴随着生理水平和生化水平的调节变化,此外,微小非编码核酸族(microRNA,miRNA)也起到潜在的调控作用。了解miRNA的代谢过程及主要作用机制有助于理解其作用。miRNA在冬眠动物体内调控糖酵解与糖异生、氨基酸代谢、胰岛素信号通路、脂肪酸代谢和脂代谢稳态等代谢途径中的靶物,从而潜在地调控冬眠时的能量来源从碳水化合物转化为脂肪;miRNA能帮助保护心肌、骨骼肌、肾脏、肝脏和大脑等组织免受低温带来的伤害,保护机体度过恶劣环境并且在冬眠结束之后苏醒。对不同的冬眠物种及其不同器官组织中miRNA的研究有利于加深对冬眠机制的理解。     

PPARγ辅助活化因子1α及其在代谢调节中的作用

PPARγ辅助活化因子1α属于PGC-1转录辅助活化因子家族中的一员,在多种组织中特异性地参与代谢途径调节;它在葡萄糖、脂肪代谢及维持组织内能量稳态等方面发挥重要作用,并与肥胖、糖尿病、心肌病等疾病密切相关。     

间歇运动对I/R损伤大鼠心肌细胞凋亡的影响

为了探讨间歇运动预处理作用的细胞凋亡调控机制,32只大鼠被随机分成4组:间歇运动训练模型组、一次间歇运动模型组、对照模型组和对照假手术组,运动训练结束后进行在体心脏缺血再灌注实验,采用TUNEL法和RT-PCR技术检测心肌细咆的凋亡及调节基因(Bcl-2、bax)的表达.结果显示:高强度间歇运动训练和一次高强度运动都能减少I/R心肌细胞的凋亡,影响Bcl-2和bax的表达,使Bcl-2/bax增加.说明对心肌细咆调亡的调节是运动预处理的重要机制之一.     

单磷酸腺苷激活的蛋白激酶(AMPK)调控机制的研究进展

代谢是细胞和有机体最基本、最重要的活动之一.细胞和有机体通过感应系统实时监测代谢过程中的物质和能量状态,并不断地通过错综复杂的代谢调控途径来维持其稳态.代谢调控一旦出现紊乱,机体代谢就会发生异变,从而导致如糖尿病、肥胖、心血管疾病乃至肿瘤等多种人类重大疾病的发生,并影响发育、生长、繁殖、衰老等生命过程.单磷酸腺苷激活的蛋白激酶(AMPK)作为在代谢调控中起核心作用的激酶,自其被发现以来一直是研究的热点.对AMPK调控机制的深入研究为揭示代谢性疾病的发生和发展机制、探索其治疗和预防的策略提供了重要的新思路.围绕近年来国内外AMPK研究领域取得的进展,重点阐述AMPK在体内的激活机制以及本课题组在该领域中的一系列重要成果.     

运动与瘦素的研究进展

瘦素（ leptin）是脂肪组织分泌的一种蛋白质类激素,主要作用在下丘脑,具有调节体脂代谢、能量平衡等功能,瘦素水平的高低对肥胖、2-型糖尿病等疾病起到调节作用。血清瘦素可通过血脑屏障与下丘脑的瘦素受体结合,激活 JAK2-STAT3等信号转导通路,进而改变中枢神经系统中一系列神经肽的表达。通过收集大量近年来关于不同运动形式、运动强度、运动时间等情况对血浆瘦素水平影响的文献,总结分析出一次性运动、非一次性运动对血浆瘦素水平和能量代谢的影响,以及目前研究存在的问题,加深对瘦素功能和机理的分子水平认知,并展望了今后的研究前景。     

SIRT1与糖脂代谢及在运动医学领域的研究展望

SIRT1(silent mating type information regulation 2 homolog1),哺乳动物sir2同系物,一种NAD+依赖的组蛋白脱乙酰化酶。越来越多的证据表明SIRT1通过其脱乙酰化酶活性参与糖脂代谢,其对胰岛β细胞功能和胰岛素信号通路起着正性调节作用,对改善胰岛素的敏感性和维持糖脂代谢稳态具有重要作用。运动疗法是防治2型糖尿病、非酒精性脂肪肝和动脉粥样硬化等慢性疾病主要方法之一,但运动改善慢性疾病的机理还未完全阐明。已有研究表明运动训练能够诱导大鼠骨骼肌和心肌组织中SIRT1表达。运动改善慢性疾病机理是否与SIRT1有关尚不确定。在总结SIRT1与糖脂代谢关系的基础上,结合运动与SIRT1的研究现状,展望SIRT1在运动医学领域的研究前景。     

短时跳绳运动对RNM代谢血糖干预效果影响

短时跳绳运动对蛋白激酶(RNM)代谢具有促进作用,通过短时跳绳运动可以增强RNM代谢,改善心血管功能,研究短时跳绳运动对RNM代谢血糖干预效果影响十分必要。研究血糖干预下的心血管疾病患者体内的核酸基与蛋白多肽特征,分析得到短时跳绳运动心血管疾病患者的I型含有CagA和VacA基因并表达两种蛋白,并计算心肌酶谱同化激素的生成当量,建立短时跳绳运动下RNM代谢血糖重要官能团状态方程,建立短时跳绳运动对人体的血糖干预过程,获得RNM代谢血糖的衍射斑点,并对衍射斑点进行酚标记,完成短时跳绳运动对RNM代谢血糖干预效果的分析。结果表明：采用短时跳绳运动进行RNM代谢血糖干预,得到核酸基和蛋白多肽的适合浓度为50 mmol?L-1,通过短时跳绳运动锻炼,各项功能指标优于没有进行短时跳绳运动锻炼的测试组,说明通过短时跳绳运动,对RNM代谢血糖干预具有显著性特征,改善了α细胞分泌胰高血糖素的水平,使得血糖值控制在6.1mmol/L以下,避免高血糖等疾病的发生。     

部分水解瓜尔豆胶对高脂高糖饮食诱导小鼠代谢紊乱的调节作用

部分水解瓜尔豆胶(partially hydrolyzed guar gum,PHGG)是一种有益于代谢平衡的可溶性膳食纤维,但其对糖脂代谢紊乱的调节效果及其潜在机制尚不明确。利用高脂高糖饮食诱导小鼠16周,使其产生明显的脂代谢紊乱和胰岛素抵抗,进一步通过检测小鼠糖耐量、血清生化指标、脂肪形态、肠道短链脂肪酸及相关mRNA的表达,考察PHGG对模型小鼠的糖脂代谢稳态及肠道环境的调节作用。结果表明:长期高脂高糖饮食条件下,PHGG组小鼠比模型组小鼠的体质量增长率减缓,空腹血糖降低,葡萄糖耐量和胰岛素耐量显著提升；血清中的甘油三酯、总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇和游离脂肪酸可分别降低21.56%、32.67%、25.66%和22.91%,明显抑制了脂肪积累。PHGG将肠道胰高血糖素样肽-1的分泌提升并恢复到67.76pmol/L,盲肠中的丁酸含量比模型组提升了7.14倍。定量PCR显示,PHGG干预后小鼠短链脂肪酸受体GPR43的蛋白表达水平比模型组提升了63.30%。本研究表明,PHGG通过调节短链脂肪酸影响脂联素、胰岛素的分泌,进而改善高脂高糖饮食引起的糖脂代谢紊乱,可以应用于辅助糖脂代谢调控的功能性食品开发中。     

游泳运动疗法对慢性非细菌性前列腺炎的康复研究

运动疗法是促进慢性疾病患者康复的一种重要手段.为了开展不同运动疗法对慢性非细菌性前列腺炎患者运动干预的研究,通过观察前列腺液中卵磷脂小体、精子、红细胞、白细胞和其酸碱度的慢性前列腺炎控制指标,以及相关运动疲劳指标在运动干预后的变化,对比分析采用传统运动方法和游泳方法对慢性前列腺炎康复效果,寻找更为安全、有效的运动疗法,为慢性前列腺炎运动康复疗法提供参考.     

Branched chain amino acids and metabolic regulation

Amino acids are fundamental nutrients required for protein synthesis. The branched chain amino acids (BCAAs) leucine, isoleucine, and valine are the most abundant of the essential amino acids. BCAAs have recently been recognized as having functions in processes other than simple nutrition. For example, metabolic diseases are characterized by higher levels of circulating BCAAs. Moreover, supplementation with or deficiency in BCAAs is closely related to the regulation of metabolic homeostasis. Indeed, leucine deprivation induces increased lipolysis and thermogenesis, which result in fat loss, as well as suppressed lipogenesis and enhanced insulin sensitivity in the liver. Accumulating evidence has indicated that several amino acid sensors, including GCN2, ATF4, mTOR, and AMPK, play pivotal roles in the regulation of lipid metabolism, glucose metabolism, and energy homeostasis. Furthermore, the hypothalamus is critical for sensing amino acid levels and mediates the metabolic adaptation of the body upon limitation of essential amino acids (EAAs) through regulating expression of the S6K1, MC4R, and CRH. In this review, we highlight recent studies investigating the cellular mechanisms linking amino acids, amino acid sensors, metabolic regulation, and metabolic diseases. Amino acid sensing and metabolic regulation have become research hotspots in the metabolic field.     

Aberrant lipid metabolism disrupts calcium homeostasis causing liver endoplasmic reticulum stress in obesity

The endoplasmic reticulum (ER) is the main site of protein and lipid synthesis, membrane biogenesis, xenobiotic detoxification and cellular calcium storage, and perturbation of ER homeostasis leads to stress and the activation of the unfolded protein response. Chronic activation of ER stress has been shown to have an important role in the development of insulin resistance and diabetes in obesity. However, the mechanisms that lead to chronic ER stress in a metabolic context in general, and in obesity in particular, are not understood. Here we comparatively examined the proteomic and lipidomic landscape of hepatic ER purified from lean and obese mice to explore the mechanisms of chronic ER stress in obesity. We found suppression of protein but stimulation of lipid synthesis in the obese ER without significant alterations in chaperone content. Alterations in ER fatty acid and lipid composition result in the inhibition of sarco/endoplasmic reticulum calcium ATPase (SERCA) activity and ER stress. Correcting the obesity-induced alteration of ER phospholipid composition or hepatic Serca overexpression in vivo both reduced chronic ER stress and improved glucose homeostasis. Hence, we established that abnormal lipid and calcium metabolism are important contributors to hepatic ER stress in obesity.     

Exercise-induced BCL2-regulated autophagy is required for muscle glucose homeostasis

Exercise has beneficial effects on human health, including protection against metabolic disorders such as diabetes. However, the cellular mechanisms underlying these effects are incompletely understood. The lysosomal degradation pathway, autophagy, is an intracellular recycling system that functions during basal conditions in organelle and protein quality control. During stress, increased levels of autophagy permit cells to adapt to changing nutritional and energy demands through protein catabolism. Moreover, in animal models, autophagy protects against diseases such as cancer, neurodegenerative disorders, infections, inflammatory diseases, ageing and insulin resistance. Here we show that acute exercise induces autophagy in skeletal and cardiac muscle of fed mice. To investigate the role of exercise-mediated autophagy in vivo, we generated mutant mice that show normal levels of basal autophagy but are deficient in stimulus (exercise- or starvation)-induced autophagy. These mice (termed BCL2 AAA mice) contain knock-in mutations in BCL2 phosphorylation sites (Thr69Ala, Ser70Ala and Ser84Ala) that prevent stimulus-induced disruption of the BCL2-beclin-1 complex and autophagy activation. BCL2 AAA mice show decreased endurance and altered glucose metabolism during acute exercise, as well as impaired chronic exercise-mediated protection against high-fat-diet-induced glucose intolerance. Thus, exercise induces autophagy, BCL2 is a crucial regulator of exercise- (and starvation)-induced autophagy in vivo, and autophagy induction may contribute to the beneficial metabolic effects of exercise.