棕榈酰天冬氨酸二乙酯

棕色和米色脂肪是一类特殊的“产热脂肪”，能够将代谢底物氧化产生的能量转化为热能，是哺乳动物及人类新生儿在寒冷环境下维持体温的重要手段之一，在进化上具有重大意义。近年来，肥胖、糖尿病等代谢性疾病日益流行，能量过剩是此类疾病的共同特征。产热脂肪具有高代谢活性和可诱导性，同时参与维持机体的能量代谢稳态，因而受到人们的关注，产热功能的调节机制和激活信号成为重要的研究课题。糖和脂肪酸是产热脂肪的两大“燃料”，其代谢途径及信号通路已有大量报道。然而，氨基酸是否能作为代谢底物或信号分子调节产热脂肪的功能，目前尚知之甚少。2021年10月27日，复旦大学潘东宁课题组和唐惠儒课题组合作在EMBO Journal上发表了题为 Asparagine reinforces mTORC1 signaling to boost thermogenesis and glycolysis in adipose tissues的研究成果。该研究发现，天冬酰胺通过激活mTORC1信号通路，启动脂肪组织产热和糖酵解，促进白色脂肪米色化，从而提高小鼠对寒冷环境的耐受能力，在肥胖情况下改善胰岛素敏感性、缓解体重增长。天冬酰胺（Asparagine, Asn）属于非必需氨基酸。哺乳动物细胞广泛表达天冬酰胺合成酶（Asparagine synthetase, ASNS），该酶以天冬氨酸为底物，由谷氨酰胺提供氨基，合成天冬酰胺。白血病母细胞（leukemic blasts）缺乏Asns表达，无法合成天冬酰胺，依赖外源摄取。因此，临床上使用天冬酰胺酶（asparaginase, ASNase）作为急性淋巴细胞性白血病的治疗手段，通过清除循环中的天冬酰胺，使白血病细胞由于缺乏天冬酰胺而凋亡。值得注意的是，接受该疗法的患者中，分别有20%和67%出现了高血糖和高血脂。此外，循环中天冬酰胺的水平与代谢综合征、肥胖的发生呈负相关。这些现象引起了本文作者的关注：天冬酰胺是否能影响全身能量代谢？为了探究这一问题，作者改变小鼠循环中天冬酰胺的水平，观察代谢和产热指标的变化。实验发现，在饮水中添加天冬酰胺，提高循环天冬酰胺水平，小鼠在4℃冷暴露时的体温维持能力显著提高，白色脂肪中出现更多米色化细胞；全身耗氧量、产热量均显著增加。另一方面，给予天冬酰胺酶，清除循环中的天冬酰胺，则出现相反的表型。在使用高脂饮食诱导肥胖的同时，给小鼠饮水中添加天冬酰胺，天冬酰胺组肥胖小鼠对β3肾上腺素受体激动剂反应敏感，体重增长减缓，血清胰岛素和血脂水平下降，糖耐量改善。这说明，天冬酰胺确实能促进脂肪组织产热、改善全身能量代谢。天冬酰胺发挥上述作用的机制是什么呢？作者采用代谢组学与同位素标记-靶向代谢流分析手段，发现添加天冬酰胺后，细胞内糖酵解中间产物（果糖-6-磷酸，果糖-1,6-二磷酸）显著增加。与之一致地，糖酵解关键酶（己糖激酶HK2、磷酸果糖激酶PFKL、丙酮酸激酶PKM）蛋白水平显著上调。进一步研究发现，天冬酰胺可激活mTORC1信号通路，上调4E-BP1和S6K的磷酸化水平，从而促进糖酵解关键酶的翻译；天冬酰胺对产热的激活作用，则依赖于mTORC1对Pgc1α的诱导。本研究首次报道了天冬酰胺对脂肪组织产热和糖酵解的激活作用，发现口服补充天冬酰胺能有效改善全身代谢、缓解肥胖进程。这一研究成果完善了我们对氨基酸调节产热脂肪功能的认识，并为利用天冬酰胺作为营养补充来预防和缓解肥胖提供了实验基础。复旦大学基础医学院博士生徐英江和施亭为本文共同第一作者，基础医学院潘东宁研究员和生命科学学院、人类表型组研究院唐惠儒教授为本文共同通讯作者。

导读上期提到双进样系统可以有效提升化妆品检测效率，本期则讲讲双进样系统在食品检测领域的应用。在功能性食品研究中，活性成分主要有氨基酸、有机酸、脂质、糖等，但是这些物质的极性与化学性质差异较大，需要采用不同的液相分析条件；这在常规液相上是无法实现同时分析的，针对上述难题，我们可以请Nexera LC-40双进样液相分析系统来帮忙，提高食品日常检测项目的工作效率。Nexera LC-40双进样液相分析系统基于Nexera LC-40系列液相色谱，通过独特自动进样器双进样口设计，可实现取样后分别注入两个独立流路中， 同时运行两个分析过程，大大提高了分析效率和仪器投资利用率。食品行业中双进样系统的使用场景在分析食品中营养或功能成分、食品工业发酵产物等领域，涉及化合物极性大、多组分分析等情景，可借助该系统双流路、双检测器等优势，可以灵活搭配不同液相条件和检测器，从而实现同一样品不同项目的同时分析，将样品分析时间减少一半，有效提高了工作效率。在分析食品中营养或功能成分、食品工业发酵产物等领域，对于易降解物质和目标物稳定性差的样本，特别是需要使用两种检测方法和分析时间较长的检测项目，该系统能够凸显出卓越的优势，能够完全满足食品安全检测分析的需求。应用案例分享案例1：食品中7种有机酸含量的测定方案特色：参考标准，两组方法(相同流动相，不同梯度)共用流动相，提高工作效率标准：GB 5009.157-2016《食品中有机酸的测定》要求：7种有机酸物质分2组同时进样。液相分析条件:案例2：发酵过程中有机酸和糖类物质含量的同时监测方案特色：平行双流路，每个流路均可自定义改造，实现有机酸与糖类物质同时分析流路一：有机酸类，使用了离子排阻色谱柱、柱后缓冲电导法（电导检测器）流路二：糖类，使用配体交换色谱柱、示差折光检测器。液相分析条件:标样色谱图：方案特色：平行双流路残留低，定量无影响柠檬酸残留量为0.0055%、乳酸为0.0069%、乳糖为0.0098%，残留量小，定量无影响。案例3：鱼肉中与ATP（三磷酸腺苷）有关的物质、组胺和氨基酸的同时监测方案特色：氨基酸自动柱前衍生与常规ATP分析双流路并行，可实现同一样品的综合分析流路一：6 种ATP（三磷酸腺苷）有关物质；流路二：25种组胺和氨基酸；自动进样器自动进行柱前荧光衍生（OPA+FMOC）液相分析条件：标样色谱图：25种组胺与氨基酸（1. 天冬氨酸，2. 谷氨酸，3. 天冬酰胺，4. 丝氨酸，5. 谷氨酰胺，6. 甘氨酸，7. 组氨酸，8. 苏氨酸，9. β-丙氨酸，10. 精氨酸，11. 丙氨酸，12. 牛磺酸，13. 鹅氨酸，14. 肌氨酸，15. 酪氨酸，16. 缬氨酸，17. 蛋氨酸，18. 组胺，19. 胱氨酸，20. 色氨酸，21. 苯丙氨酸，22. 异亮氨酸，23. 亮氨酸，24. 赖氨酸，25. 脯氨酸）研究金枪鱼（黄鳍）样品中目标成分浓度随不同时间（温度）的变化，来反映金枪鱼新鲜度或变质状况。案例4：发酵茶制品中茶黄素与茶氨酸含量测定流路一：测定L-茶氨酸物质，使用C18色谱柱，紫外检测器。流路二：测定茶黄素类物质，使用Metal Free C18色谱柱、二极管阵列检测器。液相分析条件：标样色谱图：结语岛津Nexera LC-40系列双进样液相分析系统，不仅具备LC-40系列液相色谱的自动化、高通量、高灵敏度、极低残留、分析速度快、良好的重复性和线性等特点，而且借助独特双进样口式自动进样器设计，可以实现柱前自动衍生与常规进样并行；平行双流路设计，可以实现每个流路自定义改造，双检测器的自由组合，这些特点均拓展了其应用场景，为满足食品行业化学性质差异较大的多组分化合物同时分析提供助力！本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

近年来，医学领域的基础研究日趋系统化和多学科交叉，系统生物学的迅猛发展翻开了临床实践、药物研发的新篇章。作为国内较早涉足系统生物学研究的贾伟教授研究团队，近年来应用代谢组学技术对各种临床疾病的早期预测、诊断和预后的生物标志物进行了广泛的研究，现以结直肠癌的系列研究为例介绍我们的研究进展。　　研究团队首先采用气相色谱质谱联用、液相色谱质谱联用分析方法，结合单维统计、多维统计的代谢组学研究技术，对I-IV期的64名肠癌患者和65名健康志愿者分别进行了血清和尿液代谢标志物的筛查，并进一步在扩大的研究对象101名肠癌患者和103名健康人中对所发现的潜在代谢标志物进行了验证。　　研究结果显示，肠癌患者与健康人的血清代谢物组成具有显著差异。肠癌患者的糖酵解通路中的两个代谢产物丙酮酸和乳酸在血清中呈显著性升高，三羧酸循环中的琥珀酸、异柠檬酸、柠檬酸中间产物呈下降趋势 油胺在肠癌病人血清中的含量也有显著性降低 尿素循环代谢物精氨酸、鸟氨酸和瓜氨酸在病人血清中均显著降低，脯氨酸、羟基脯氨酸和谷氨酸也显著下降 另外，色氨酸及其相关的代谢物5-羟基色氨酸和5-羟基吲哚乙酸在肠癌组和正常组之间有显著性差异，提示与5-羟色胺的代谢相关。研究结果还显示，血清代谢产物不仅可以将肠癌Ⅱ-Ⅳ期的患者与健康人明显区分开，还能将Ⅰ期的早期肠癌患者与健康人也区分开来。我们的相关研究结果从2009年开始陆续发表在专业领域内具有较大影响力的杂志Journal of Proteome Research(2009和2013)上。　　尿液代谢组学结果同样显示，结直肠癌患者和正常人的代谢谱亦呈显著差异。结直肠癌患者中的色氨酸代谢上调，组胺和谷氨酸代谢通路、三羧酸循环和肠道菌群代谢紊乱。另外，结直肠癌病人中紊乱的代谢谱，如5-羟色氨酸代谢物、三羧酸循环代谢和肠道菌群代谢物在手术后得到明显改善。研究进而开展了二甲肼(DMH)所致结肠癌早期病变的SD大鼠模型的研究，同样发现这些代谢物的波动和紊乱。研究结果发表在Journal of Proteome Research (2010和2012)上，并得到美国ACS和TIME(时代周刊)为代表的多家权威媒体的重点报道和关注，对该研究结果和前景给予了极高的评价。　　在结直肠癌血清和尿液的代谢组学研究基础上，我们对肠癌的组织也进行了深入的研究，对组织的研究可以有效规避血清、尿研究中由于饮食差异等外界因素对体内代谢物的影响带来对研究结果的影响。研究团队首先对来自上海地区的结直肠癌和癌旁组织进行研究，发现了一组在癌和癌旁组织中具有显著性差异的代谢物。进而对来自北京、浙江和美国加州另外3个不同地区的结直肠癌和癌旁组织也进行了研究。结果显示肠癌组织中总的代谢物变化趋势在4个不同地区的样本具有很高的相似性，其中的15个代谢分子呈现出完全一致的变化趋势。进一步研究发现这些差异性代谢物的变化与所在的代谢通路上的基因表达水平的变化呈高度的一致性。这些差异代谢物包括上调的犬尿氨酸、b-丙氨酸、谷氨酸、半胱氨酸、2-氨基丁酸、棕榈油酸、焦谷氨酸、天冬氨酸、次黄嘌呤、乳酸、豆蔻酸、甘油、尿嘧啶、腐胺，以及下调的肌醇。差异表达性的基因包括LDHA、TALDO1、GOT2、MDH2、ME1、GAD1、ABAT、PANK1、DPYD、ACLY、FASN、SCD、IDO1、GPX1、GSTP1、GSR、GSS、GGCT、ANPEP、CAT、ERCC2。结合代谢物和基因表达变化发现的结直肠癌的代谢物模式和基因表达模式特点主要可以从三个方面阐释其生物特性：1)“瓦伯格效应”(Warburg Effect)：这是肿瘤细胞能量代谢的典型特征，表现在大量地摄取葡萄糖进行有氧糖酵解，生成大量的乳酸，同时为不断生长的肿瘤细胞提供生物合成原料 2)伴随着糖酵解的上升，用于大分子物质合成的代谢中间体显著上升：肿瘤细胞的代谢会产生大分子中间体来支持细胞生长，导致某些特定的游离脂肪酸(豆蔻酸、棕榈油酸)和核酸(次黄嘌呤)的浓度上升。在肿瘤细胞中，高表达的ACLY、 FASN和SCD同样提示了脂肪酸合成的增强。而b-丙氨酸在肿瘤细胞生长中明显的变化可能与脂肪酸合成中的乙酰辅酶A和丙二酸辅酶A有着密切的联系，提示这种变化可能与肠道菌群代谢有相关性 3)肿瘤细胞内维持较高的氧化应激水平：我们发现肿瘤组织内具有抗氧化活性代谢物的浓度显著上升。由于肿瘤细胞加速合成代谢而产生较高的活性氧，从而使胞内氧化应激水平上升。所发现的这些具有抗氧化活性的代谢产物在肿瘤组织中被大量的合成，提示肿瘤细胞通过改变代谢模式，用还原性的分子来平衡活性氧，从而在较高的氧化应激水平下维系其生理和代谢功能。实验中发现，氧化应激的生物标志物视晶酸、2-氨基丁酸在肿瘤细胞中上升。同时，与谷胱甘肽相关的基因包括GPX1、GSR、GGCT、GSTP1也在肿瘤组织中显著升高。该研究结果发表于国际知名的癌症研究期刊ClinicalCancer Research(2014)。　　我们相信对结直肠癌的系统性的代谢研究，对寻找和发现具有临床早期诊断和预后价值的生物标志物研究提供了极大的可能性，为未来的临床转化研究奠定了坚实的基础。　　 　　原文出处：　　1.Qiu, Y. Cai, G. Su, M. Chen,T. Zheng, X. Xu, Y. Ni, Y. Zhao, A. Xu, L. X. Cai, S. Jia, W., Serummetabolite profiling of human colorectal cancer using GC-TOFMS and UPLC-QTOFMS.Journal of Proteome Research. 2009, 8, 4844–4850.　　2.Qiu, Y. Cai, G Su, M. Chen, T. Liu, Y. Xu, Y. Ni, Y. Zhao, A. Cai, S. Xu, L. X. Jia, W.,Urinary Metabonomic Study on Colorectal Cancer. Journal of Proteome Research.2010, 9, 1627–1634.　　3.Cheng, Y., Xie, G., Chen, T., Qiu, Y., Zou,X., Zheng, M., Tan, B., Feng, B., Dong, T., He, P., Zhao, L., Zhao, A., Xu,LX., Zhan,g Y., Jia, W. Distinct urinary metabolic profile of human colorectalcancer. Journal of ProteomeResearch. 2012, 11(2):1354-63.　　4.Tan, B, Qiu,Y, Zou, X, Chen, T, Xie, G, Cheng, Y, Dong, T, Zhao, L, Feng, B, Hu, X, Xu, L.X, Zhao, A, Zhang, M, Cai, G, Cai, S, Zhou, Z, Zheng, M, Zhang, Y & Jia, W.Metabonomics identifies serum metabolite markers of colorectal cancer. Journalof Proteome Research 2013, 12, 1354?1363.　　5.Qiu, Y. Cai,G. Zhou, B. Li, D. Zhao, A. Xie, G. Li, H. Cai, S. Xie, D. Huang,C. Ge, W., Zhou,Z. Xu, L. Jia, Weiping Zheng, S. Yen, Y. Jia, W. Metabonomicsof human colorectal cancer: new approaches for early diagnosis and biomarkerdiscovery. Clinical Cancer Research.2014, 20(8):15.