《Science Signaling》肥胖会改变肝脏饥饿反应的节奏

Structural robustness and temporal vulnerability of the starvation-responsive metabolic network in healthy and obese mouse liver

由东京大学的Keigo Morita和Shinya Kuroda领导的研究人员发现，尽管分子网络没有明显的结构破坏，但肥胖小鼠在适应饥饿时的代谢会出现暂时的中断。

　　

由东京大学的Keigo Morita和Shinya Kuroda领导的研究团队揭示了肥胖小鼠在适应饥饿时的代谢时间失调现象，尽管其分子网络结构没有显著的破坏。这一发现是一个突破性的进展，因为在生物学中包含时间维度的研究一直非常繁琐，而且从大数据中提取系统性见解也一直是个难题。因此，这项研究为进一步研究更一般的代谢过程铺平了道路，例如食物摄入和疾病进展。该研究结果发表在《Science Signaling》杂志上。

生物体需要不断地从“食物”中提取能量，并将其分配到体内以维持生命，即保持其代谢的运行，使身体处于一个最佳范围，称为“稳态”。饥饿是对这一系统的最严重的干扰之一。在适应饥饿时，肝脏——在代谢中起核心作用的器官——不仅协调哪些分子需要采取行动，还协调何时采取行动。

细胞内的分子形成了一个庞大的网络，其中包含少量调节许多代谢反应的分子，称为枢纽分子。然而，由于缺乏饥饿期间的全面时间序列数据，人们对肝脏中分子的时间协调一直缺乏系统的理解。

作者是Shinya Kuroda，东京大学首席研究员。

研究人员通过比较健康和肥胖小鼠的肝脏来填补这一空白。他们的测量结果显示，健康和肥胖肝细胞的枢纽分子之间存在明显差异。前者含有与能量相关的分子ATP和AMP，而后者则没有。枢纽分子之间如此明显的差异本可能导致分子网络的结构破坏。然而，研究人员并没有发现这种破坏，因此他们转向研究时间维度。

“我们全面测量了各种分子的时间进程，”Kuroda说，“发现健康肝脏中的枢纽分子对饥饿的反应比其他分子更快。这表明在饥饿期间，健康肝脏中的分子网络具有良好的时间顺序控制。另一方面，这种协调在肥胖小鼠的肝脏中消失了。”

换句话说，尽管在饥饿期间分子网络的结构仍然稳健，但它在时间上对肥胖变得脆弱。导致这一发现的方法——结合细胞内分子网络的结构和时间分析——可以应用于其他包含多个“组”（如基因组或微生物组）数据集的研究，为进一步研究开辟了途径。Kuroda描述了他们的下一个项目。

“我们的方法成功地描述了适应饥饿这一复杂生物现象的全局景观。我们希望将我们在饥饿期间代谢网络的见解推广到食物摄入或疾病进展期间的代谢网络。”