image: Fat cells deficient in copper grew to twice the size of normal adipocytes. view more
Credit: Haojun Yang, Johns Hopkins Medicine
在对小鼠细胞的研究中，约翰�霍普金斯大学的研究人员发现，细胞的低水平的铜能通过改变细胞处理其主要代谢燃料（如脂肪和糖）的方式使脂肪细胞变得�更胖�。这一发现进一步证实铜稳态有朝一日可能会成为包括肥胖在内的许多代谢紊乱疾病的治疗靶点。 但研究人员也警告说，尽管已经发现了人体内铜和肥胖之间的联系，但还需要做更多的工作来更好地理解这种联系。
在西方世界，除了怀孕的情形，膳食铜缺乏的情况并不常见，其主要的健康风险与铜失衡的遗传性疾病有关。 包含蔬菜，坚果甚至巧克力的饮食通常含有足够的铜来维持人体内健康的铜水平。
人体在生物上必需的矿物质有助于许多体内过程，如色素及新血管的形成以及神经认知等。 根据约翰�霍普金斯大学医学院生理学教授，高级研究员Svetlana Lutsenko, Ph.D.的说法，铜失衡与数种神经系统疾病有关，而体内铜的变化也与抑郁症以及睡眠模式的变化有关。
�我们不断地看到，当体内组织中存在铜失衡时，人体健康就会受到重大影响�，Lutsenko说。
该研究（The study）在PLOS Biology期刊上发表，其描述了铜平衡在称为脂肪细胞的脂肪储存类细胞中的生理作用。本文的第一作者，约翰�霍普金斯大学医学院细胞与分子生理学研究生Haojun Yang试图了解上述问题。
为了了解脂肪细胞如何利用铜，她在实验室中培养了小鼠脂肪细胞前体，这些前体可以通过化学信号发育成成熟的脂肪细胞（用于储存燃料的脂肪细胞）。研究人员监测了细胞的铜吸收，以及在这一发育过程中产生的蛋白质。
他们发现，在上述细胞成熟过程中，脂肪细胞摄入的铜量是其前体的两倍。 他们还发现几种含铜蛋白质的含量变得更高，尤其是一种名为氨基脲敏感胺氧化酶（semicarbazide-sensitive amine oxidase，SSAO）的酶，它被�上调�到前体细胞水平的70倍。
Lutsenko说，过去的研究表明，SSAO是铜依赖性的，并且在脂肪组织中是普遍表达的，但不清楚细胞铜水平如何影响SSAO以及SSAO活性如何与脂肪细胞代谢相关。 �我们很高兴能看到这些因素之间的相互关联� Yang说。
为了研究细胞的铜消耗是否影响SSAO的功能，Yang在脂肪细胞成熟过程中限制了可利用的铜的量。 她发现铜缺乏并没有阻止细胞发育成成熟的脂肪细胞，但是，出乎意料的是，缺铜的细胞竟然长到了健康细胞的两倍以上，并含有比在铜充分条件下的正常细胞更多的脂肪分子（称为脂质）。
�这项研究表明，铜对脂肪细胞的健康发育和代谢非常重要�，Lutsenko说。
为了确定铜依赖性SSAO活性的丧失是否是铜缺乏细胞的大小和脂肪积累变化的原因，Yang完全利用基因编辑技术来产生缺乏该酶的细胞并监测其发育。 当被化学诱导成为成熟的脂肪细胞时，这些实验室培养的小鼠细胞看起来与早期实验中缺乏铜的细胞非常相似，它们能生长到正常细胞大小的两倍并含有更多的脂质。
该结果证实了细胞铜水平对于SSAO功能是必需的，并且该酶的失活会导致脂肪细胞异常生长。 而目前尚不清楚这些细胞是如何积累如此多的脂质的。
�在正常细胞中，两种细胞燃料脂质和糖的摄入量是平衡的，�杨说。 �而似乎铜缺乏能将这种平衡转向脂肪堆积。�
研究人员知道SSAO具有胰岛素样作用，能导致细胞消耗更多的糖。 他们假设阻碍该酶的功能可能会迫使细胞转换燃料来源。为了验证这一假设，研究人员比较了三种细胞系的蛋白质谱，并观察了这些细胞成熟时蛋白质表达和糖或脂质摄入量的差异。
所观察到的缺乏SSAO的细胞种最显着变化是，吸收和加工糖的蛋白质变少了，而促进脂质的摄取和加工的蛋白质的含量增高。
�这表明SSAO对许多代谢功能至关重要，包括糖吸收与脂肪吸收之间的转换� Yang说。研究人员正计划在患有脂肪肝和糖尿病的病人的血液中监测SSAO，因为SSAO在这些个体的血液中的水平升高。 �我们怀疑SSAO可能也有助于调节其他组织的燃料选择� Yang说。
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Journal
PLoS Biology