肥胖是一種脂肪組織過度累積的常見代謝性疾病。在美國,20歲以上的成年人約有1.54億為肥胖人口,占所有成年人的25%。對於腹部脂肪組織過多的肥胖人口來說,罹患第二型糖尿病、心血管疾病及高血壓的風險都會增加。因此,肥胖也成為慢性疾病逐年增加的原因之一。

 

       脂肪細胞主要為儲存脂質的細胞,在脊椎動物的調節能量及營養平衡中扮演重要角色。除此之外,脂肪細胞會產生許多酵素、賀爾蒙、細胞因子及生長因子,並以此調節食慾、脂質與葡萄糖平衡、胰島素敏感性、發炎、血管形成及整體能量平衡。

 

       脂肪細胞可分為白色棕色脂肪細胞。白色脂肪細胞負責能量儲存棕色脂肪細胞負責能量消耗,消耗能量的程度與粒腺體內的非伴隨蛋白 (Uncoupling protein-1, 簡稱UCP-1) 含量有關。粒腺體是產生能量的地方,透過電子傳遞鍊得氫離子梯度,使氫離子通過腺苷三磷酸酶 (ATPase) 而產生能量 (如圖一)。UCP-1使棕色脂肪細胞內的氫離子梯度不經由ATPase路徑產生能量,而是經由位能轉移以熱能方式釋出,因此UCP-1又可稱為產熱素 (thermogenin)。由此得知棕色脂肪細胞對於動物體溫調節很重要,例如在寒冷的環境中,需要利用棕色脂肪細胞快速產熱,維持身體溫暖。

UCP-1.jpg
圖一、UCP-1作用

 

       在脂肪細胞中已經有許多STAT相關研究,而針對JAK表達、活化及功能在脂肪細胞及組織中的研究則佔小部份。JAK激酶 (kinase) 主要受酪胺酸 (tyrosine)磷酸化所控制。JAK1、JAK2不管在體外的前脂肪細胞 (preadipocyte)及脂肪細胞,或體內脂肪組織表達量差異不大;而有研究顯示JAK家族另外兩個成員Tyk2及JAK3則表達於脂肪組織中表達。不管是前脂肪細胞或脂肪細胞所產生的賀爾蒙及生長因子都可以活化JAK1及JAK2,例如:催乳素、IFN-γ、cardiotrophin-1…等。然而,近幾年並沒有相關研究表示單獨JAK可以調節脂肪細胞分化,因此JAK仍需要透過細胞因子活化,並進一步活化STAT路徑調節脂肪細胞生成。

 

       在過去幾年中,對棕色脂肪組織研究大量增加。儘管最初認為在成人中不存在,但現在有證據支持棕色脂肪組織的存在及其與代謝健康的關聯。此外,已經許多基因轉殖小鼠模式,強烈地表明增加棕色脂肪組織含量與能量消耗相關,達到改善代謝作用。相反也是如此,缺乏棕色脂肪組織小鼠是肥胖的並且具有代謝障礙。在最近幾個月,兩個高指標性研究已經將JAK-STAT訊息路徑與棕色脂肪組織聯繫起來,如下圖二

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圖二、JAK/STAT訊息路徑與脂肪組織關係

 

       由上述可知,脂肪細胞的生成與JAK/STAT路徑有著密不可分的關係,儘管先前文章有提及JAK2基因在棕色脂肪組織中扮演重要角色,但經由本篇文章更進一步了解,JAK及STAT這兩個蛋白需要同時存在才能達到調節脂肪組織的作用。

 

                                                                                                                                        Golden叔叔

參考文獻

1.Allison J. Richard  and Jacqueline M. Stephens,  Biochim Biophys Acta,  The role of JAK-STAT signaling in adipose tissue function, 2014, vol .  1842(3): 431–439

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