对水杨酸盐这一阿司匹林天然组分的新研究表明,能量感应器AMP激酶的活化可能是阿司匹林某些健康功效的基础。
水杨酸盐是一种天然化合物,阿司匹林正是由此改造而来,它能够直接激活与肿瘤抑制和葡萄糖调控关联的通路,这为阿司匹林的某些长期健康功效如防癌疗效提供了合理的解释。本周(4月19日)发表在Science上的研究表明,水杨酸盐直接活化AMP激酶,而AMP激酶能调控细胞中的ATP水平并进而促进小鼠体内的脂肪燃烧。
“这是一篇非常重要的文章”,它阐明了阿司匹林体内疗效的机制,Q. Ping Dou说。他在密歇根韦恩州立大学研究天然产物的化疗效果,并未参与此次研究。水杨酸盐是目前所知的第二种能直接活化AMP激酶的化合物,AMP激酶能调节细胞中的能量供应,Dou解释道。
低剂量的阿司匹林,已知有保护心脏的效果,最近被发现有助于癌症预防。大量工作也提示阿司匹林相关化合物有助于改善糖尿病患者的血糖水平。而这一工作将水杨酸盐与另一个热点AMP激酶联系在了一起,AMP激酶已得到了关注癌症,糖尿病和代谢的科学家的积极研究,Derek LeRoith表示。Derek LeRoith是一名内分泌学家,他在纽约的西奈山医学中心研究糖尿病与癌症的相关性。
AMP激酶帮助调控细胞的能量平衡,在细胞内ATP储量降低时它能推动细胞生成更多的ATP,AMP激酶还可以被运动激活。AMP激酶通路被发现与癌症,糖尿病,食欲控制和生物钟相关。现有的两种糖尿病药物,二甲双胍和噻唑烷二酮能够激活AMP激酶,其他研究表明多种天然化合物如白藜芦醇和EGCG也能够激活该酶。考虑到AMP激酶在细胞代谢中的关键角色,“(水杨酸盐)对AMP(激酶)的任何效果都意义非凡,”LeRoith说道。
实际上,当苏格兰邓迪大学的Grahame Hardie及其同事向人胚胎肾细胞系中加入的水杨酸盐剂量不断增加时,他们发现AMP激酶的活性也呈上升趋势。甚至当该激酶的一个亚基发生突变以至于不再能响应AMP和ADP浓度的改变,水杨酸盐依然能够激活AMP激酶,这表明水杨酸盐直接作用于AMP激酶。
除水杨酸盐外,只有一种已知化合物能直接激活AMP激酶。一种能阻止该酶去磷酸化的合成化合物A-769662,是由Abbott实验室从700,000中可能的AMP激酶激活剂中筛选得到的。水杨酸盐能够阻断A-769662对AMP激酶的激活作用,提示它可能结合在相同或邻近的区域。突变该区域能够阻断两种化合物对AMP激酶的活化。
“这很有讽刺意味,竟然有一种我们接触了数千年的天然化合物能够直接激活AMP激酶,”而花费了数百万刀的筛选也只发现一种,Hardie说。
因为AMP激酶是细胞过程的如此关键的调控者,Hardie寻求与加拿大安大略省麦克马斯特大学的Gregory Steinberg合作研究水杨酸盐在体内的作用。与携带有AMP激酶突变亚基而阻止了水杨酸盐结合并激活AMP激酶的小鼠相比,Steinberg研究组发现水杨酸盐能够促进野生型小鼠体内脂肪酸的燃烧。令人吃惊的是,水杨酸盐能降低野生型和突变型小鼠体内的血糖水平,提示可能还有其它的水杨酸盐靶点存在。
脂肪在肌肉和肝脏细胞中的储藏通常与久坐人群中的胰岛素抵抗相关,Barbara Kahn说道,她在波士顿哈佛医学院和贝斯以色列女执事医疗中心从事糖尿病机理研究。因此,水杨酸盐靶向AMP激酶可能会变成糖尿病药物研发过程中很有前景的方向。但调控血糖所需的剂量会伴有令人不快的副作用,Kahn强调,这包括胃肠道出血和耳鸣,而且AMP激酶在下丘脑的活化还会增加进食量和体重。目前的研究中,研究人员只对小鼠进行了短时间的观察,而水杨酸盐活化AMP激酶的其他效果可能会在长期研究中显现,她补充道。
因此,高剂量的阿司匹林并非灵丹妙药,Kahn提醒,大家不应囤积阿司匹林期望它能够同时降低血糖,燃烧脂肪并预防癌症。“关键在于他们发现了一条通路”,Kahn指出,这可能让科学家在未来开发出更安全更有效的药物。
虽然将这项研究转化为新的AMP激酶靶向药物仍有很多工作要做,“这是个很好的开始,”Dou说道。
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