近日，中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所基因工程與種質創新科技創新團隊揭示了銅轉運蛋白ATP7A在調控動物脂肪代謝中的重要作用，發現了銅過載通過增強DNA損傷反應和脂肪水解加速脂肪萎縮的機制。這一研究為人類脂肪細胞衰老、2型糖尿病和代謝綜合征的發病機制的理解和疾病預防提供了新的視角，為畜禽生產中銅的科學合理利用提供了理論參考。相關研究成果在線發表在《糖尿病學（Diabetologia）》上。
脂肪組織是動物的主要儲能和內分泌器官，不僅關系著畜禽的生產效率和肉品質，而且與人類肥胖和代謝性疾病密切相關。隨著人類飲食結構和生活方式的改變，研究發現西方飲食中較低的銅水平與肥胖、糖尿病等代謝疾病的發生有關，但是補銅是否有助于肥胖和代謝紊亂的改善仍不清楚。在畜牧業生產中，飼料中添加高劑量銅能促進動物生長，提高飼料報酬。但是高銅對動物脂肪代謝的影響及其分子機理尚不明確。
銅是一種生物體必需的金屬微量元素，通過調節細胞氧化還原平衡、能量產生、鐵穩態等過程參與機體一系列生命活動中。由于維持細胞內銅水平的相對穩定，受到銅轉運蛋白的精細調控，而ATP7A在細胞銅輸出過程起著關鍵調控作用，可以保護細胞銅的過度積累，該研究通過構建銅離子轉運蛋白ATP7A脂肪特異性敲除小鼠，使得該小鼠脂肪組織銅水平比對照組高20倍。研究發現，基因敲除小鼠6月齡前生長代謝未受脂肪組織銅過載的影響，而達到12月齡時，敲除小鼠脂肪沉積顯著減少，并在16月齡時進一步減少，伴隨著內分泌紊亂和胰島素抵抗等代謝障礙，脂肪組織老化信號增強。同時，基因敲除小鼠在60%高脂飼料飼喂條件下，7月齡時即出現上述代謝障礙，說明高脂飲食可以加速敲除小鼠年齡誘導的代謝衰退。機制研究發現，脂肪組織銅過載加劇了高脂飲食和年齡誘導的DNA損傷，增強了cAMP脂肪水解信號，加速了脂肪細胞衰老和萎縮；并且，體外高銅培養的脂肪細胞表現出DNA損傷信號的激活和脂肪水解的增強。綜上所述，該研究發現脂肪細胞銅過載通過激活DNA損傷和脂解信號，引起年齡和高脂飲食誘導的脂肪萎縮，從而導致胰島素抵抗和糖脂代謝紊亂發生。該研究從脂肪細胞老化的角度，闡明了銅對機體糖脂代謝的調控作用及機制。
該研究得到科技部973計劃、國家自然科學基金和中國農科院科技創新工程等項目資助。（通訊員 高冰清）
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