1 文獻(xiàn)信息 題目:Acetate enables metabolic fitness and cognitive performance during sleep disruption 雜志:CELL Metabolism 影響因子:27.54 通訊作者: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)第一附屬醫(yī)院——曹洋 第一作者: 發(fā)表時(shí)間:2024-08-19 DOI:10.1016/j.cmet.2024.07.019 公眾號回復(fù)990,領(lǐng)取原文PDF 2 In Brief 1.碎片化睡眠(SF)對代謝和認(rèn)知功能的影響: 在SF小鼠中,研究者觀察到認(rèn)知能力、葡萄糖代謝和胰島素敏感性顯著受損,與對照組相比表現(xiàn)出明顯的代謝失衡和認(rèn)知障礙。 2.乙酸鹽的保護(hù)作用: 在SF小鼠的下丘腦星形膠質(zhì)細(xì)胞中,乙酸鹽水平升高,這是對碎片化睡眠的防御反應(yīng)。 通過乙酸鹽的注射或特異性敲除星形膠質(zhì)細(xì)胞中的Acss1基因以提高乙酸鹽水平,研究者發(fā)現(xiàn)上述操作可以減輕SF小鼠的代謝和認(rèn)知損傷。 3.乙酸鹽的作用機(jī)制: 機(jī)制上,乙酸鹽通過結(jié)合并激活丙酮酸羧化酶,從而恢復(fù)糖酵解和三羧酸循環(huán),幫助維持能量代謝的平衡。 4.臨床相關(guān)性: 在臨床上,患有阻塞性睡眠呼吸暫停(OSA)的患者,尤其是伴有2型糖尿病的患者,表現(xiàn)出與SF小鼠類似的乙酸鹽水平升高,提示乙酸鹽可能在調(diào)節(jié)睡眠相關(guān)的代謝和認(rèn)知功能障礙中起到廣泛的保護(hù)作用。 3 背景知識 1.睡眠碎片化的影響: 睡眠碎片化是一種常見于阻塞性睡眠呼吸暫停(OSA)、老齡化和神經(jīng)退行性疾病中的現(xiàn)象,表現(xiàn)為睡眠結(jié)構(gòu)的頻繁中斷。長期的睡眠中斷與一系列生理功能失調(diào)相關(guān),包括代謝、認(rèn)知、心血管和免疫系統(tǒng)的功能障礙。 2.代謝與認(rèn)知功能的關(guān)聯(lián): 睡眠中斷會(huì)導(dǎo)致腦代謝的改變,并干擾代謝激素的調(diào)控(如瘦素和饑餓素),進(jìn)而促發(fā)認(rèn)知功能障礙和2型糖尿病的發(fā)展。此外,慢性睡眠中斷還會(huì)引起細(xì)胞損傷和死亡,尤其是在腸道屏障和腸道微生物群方面,導(dǎo)致腸道功能的破壞。 3.乙酸鹽的作用: 乙酸鹽作為一種微生物來源的代謝物,具有多種功能,包括能量生產(chǎn)、脂質(zhì)合成和蛋白質(zhì)乙酰化。在這項(xiàng)研究中,乙酸鹽被發(fā)現(xiàn)對調(diào)節(jié)認(rèn)知和代謝功能具有保護(hù)作用。研究團(tuán)隊(duì)在睡眠碎片化的小鼠模型中觀察到乙酸鹽代謝的減少以及在下丘腦中的積累。這提示乙酸鹽在代謝穩(wěn)態(tài)和腦功能協(xié)調(diào)中起著關(guān)鍵作用。 4.下丘腦的作用: 下丘腦,特別是其室旁核(PVN),在調(diào)節(jié)能量平衡中起著至關(guān)重要的作用。星形膠質(zhì)細(xì)胞通過響應(yīng)胰島素信號調(diào)節(jié)系統(tǒng)性葡萄糖穩(wěn)態(tài),并在肥胖引發(fā)的炎癥和PVN中的反應(yīng)性膠質(zhì)病中起作用。該研究進(jìn)一步探討了乙酸鹽如何通過激活丙酮酸羧化酶(PC)來保護(hù)下丘腦的代謝功能,進(jìn)而緩解睡眠碎片化引起的代謝和認(rèn)知缺陷。 3 主要結(jié)論 1.睡眠碎片化的影響: 睡眠碎片化是一種常見的睡眠障礙,常見于阻塞性睡眠呼吸暫停(OSA)等疾病中。SF會(huì)導(dǎo)致葡萄糖代謝紊亂、胰島素敏感性下降以及認(rèn)知功能障礙。 2.乙酸鹽的作用機(jī)制: 研究發(fā)現(xiàn),在SF模型小鼠中,乙酸鹽在下丘腦中的水平適應(yīng)性地增加,并發(fā)揮保護(hù)作用,減輕了由于SF引起的高血糖和認(rèn)知功能障礙。 通過給SF小鼠補(bǔ)充乙酸鹽,研究觀察到認(rèn)知功能和葡萄糖代謝得到了顯著改善,且伴隨著炎癥的減少。 特別地,通過抑制下丘腦星形膠質(zhì)細(xì)胞中乙酸鹽的利用,研究發(fā)現(xiàn)效果與直接補(bǔ)充乙酸鹽類似,進(jìn)一步驗(yàn)證了乙酸鹽在SF中的保護(hù)作用。 3.丙酮酸羧化酶(PC)的作用: 乙酸鹽通過結(jié)合并激活丙酮酸羧化酶,恢復(fù)了糖酵解和三羧酸循環(huán)(TCA cycle)的代謝途徑,維持了下丘腦的代謝穩(wěn)態(tài)。 PC在葡萄糖異生和增補(bǔ)反應(yīng)中起關(guān)鍵作用,特別是在大腦的代謝穩(wěn)態(tài)中。乙酸鹽通過促進(jìn)PC的活性,支持了下丘腦中TCA循環(huán)的正常運(yùn)作,從而緩解了SF引起的代謝和認(rèn)知功能障礙。 4.乙酸鹽的多功能性: 乙酸鹽作為最豐富的短鏈脂肪酸(SCFA),在細(xì)胞代謝、穩(wěn)態(tài)和各種生理過程中發(fā)揮多種作用。除了作為代謝底物,乙酸鹽還參與調(diào)節(jié)受體、腫瘤生長、微膠質(zhì)成熟以及食欲等。 研究揭示了乙酸鹽在SF中的保護(hù)作用,特別是在下丘腦室旁核(PVN)中維持TCA循環(huán),表明其在代謝應(yīng)激中的潛在調(diào)節(jié)作用。 5.對睡眠障礙與代謝疾病的治療潛力: 這項(xiàng)研究提出了乙酸鹽對SF引起的代謝功能紊亂和認(rèn)知功能障礙的保護(hù)效應(yīng),為睡眠障礙、2型糖尿?。═2D)和代謝疾病的治療提供了新的視角。 乙酸鹽補(bǔ)充,特別是通過富含乙酸鹽的膳食纖維、口服乙酸鹽(如醋的攝入)和益生菌補(bǔ)充劑等途徑,可能成為改善有睡眠障礙或糖尿病個(gè)體的認(rèn)知表現(xiàn)和代謝健康的潛在治療策略。 4 借鑒學(xué)習(xí) 乙酸的代謝調(diào)控作用:研究顯示乙酸對睡眠碎片化引發(fā)的代謝紊亂和認(rèn)知功能損害具有保護(hù)作用,我們可以探索乙酸在其他代謝相關(guān)疾病(腫瘤)中的潛在治療作用。 星形膠質(zhì)細(xì)胞與代謝途徑的關(guān)聯(lián):文獻(xiàn)強(qiáng)調(diào)了下丘腦星形膠質(zhì)細(xì)胞在代謝調(diào)控中的重要性。我們可以借鑒這一研究方法,深入研究星形膠質(zhì)細(xì)胞在其他神經(jīng)疾病中的代謝調(diào)控作用(腦軸),以及其對神經(jīng)元功能的影響。 PC激活的代謝意義:PC作為糖異生和補(bǔ)充反應(yīng)的核心酶,激活它可以恢復(fù)受損的代謝途徑。我們可以借鑒這一發(fā)現(xiàn),探索PC在其他代謝紊亂中的作用,以及如何通過激活PC來恢復(fù)代謝平衡。 睡眠障礙與代謝健康的聯(lián)系:研究揭示了睡眠障礙與代謝功能之間的緊密聯(lián)系,特別是在2型糖尿病和代謝綜合征中的潛在影響。我們可以進(jìn)一步研究如何通過調(diào)節(jié)睡眠來改善代謝健康,以及開發(fā)新的治療策略,如通過補(bǔ)充乙酸或富含乙酸的食物來干預(yù)睡眠障礙和相關(guān)代謝疾病。 原文鏈接:https://www./cell/fulltext/S0092-8674(24)00824-9 |
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