线粒体 Mg2+ 通道 Mrs2 的基因消融可防止体重增加

敲除一个促进镁转运到细胞线粒体（细胞的发电厂）的基因会导致细胞能量中心更有效地代谢糖和脂肪，可防止体重增加和代谢综合征。

科学家发现：线粒体 Mg2+ 通道 Mrs2 的基因消融可防止体重增加，增强线粒体活性，减少肝脏中的脂肪堆积。现在研究小组已经开发出一种小分子药物，将来可以在人体上达到同样的效果。

线粒体功能障碍和代谢物通量改变是代谢综合征的细胞标志之一。线粒体是细胞代谢的重要枢纽，异常与肥胖、糖尿病和心血管疾病等疾病有关。离子通道是控制线粒体生物能量学、增殖和细胞命运的众多细胞信号的重要调节剂。

在多细胞生物中，线粒体 Ca2+ (mCa2+) 摄取是细胞生物能量学的关键驱动力。但 Mg2+ 对线粒体能量学的影响在很大程度上尚待探索。因此，要了解生物能量学，我们必须提高对线粒体二价离子通量与细胞功能之间联系的理解。

结果发现，通过遗传和药物干预来阻断 mMg2+ 摄取可减少体重增加和肝脏脂质积累。

最新研究

德克萨斯大学圣安东尼奥健康科学中心 (UT Health San Antonio) 的研究人员开发出一种小分子药物，限制镁在被称为“细胞发电厂”的线粒体的中的运输，可以防止终生喂食高糖、高脂肪不健康饮食的小鼠体重增加和肝脏不良变化。

“当我们短时间给小鼠服用这种药物时，它们开始减肥。它们都变得苗条，”健康科学中心乔·R. 和特蕾莎·洛萨诺·朗医学院的医学教授 Madesh Muniswamy 博士说。“我们发现钴衍生物 (CPACC) 抑制肝细胞低微摩尔范围内的 mMg2+ 摄取和 Mrs2 缺失的表型效应，包括防止体内体重增加和减少体外肝细胞脂质积累。”

这项来自宾夕法尼亚大学和康奈尔大学的合作者的研究结果于 2 月 27 日发表在高影响力期刊《 Cell Reports》 上，此外得克萨斯大学圣安东尼奥健康科学中心也是合著者。

该项目的资助者包括美国国立卫生研究院、美国国防部和圣安东尼奥精准治疗合作组织。

第四常见元素

研究小组首先通过探索Mg+离子如何影响细胞的能量代谢过程来发现这种药物，细胞中能量的产生和消耗是以ATP 为媒介的。

镁是体内含量仅次于钙、钾和钠的第四大元素，在保持健康方面起着许多关键作用，包括调节血糖和血压以及强健骨骼。但研究人员发现，过多的镁会减缓线粒体中的能量产生，线粒体是细胞的发电厂。

得克萨斯大学圣安东尼奥健康科学中心的Muniswamy 实验室的博士生、共同作者 Travis R. Madaris 说：“它（镁）踩下了刹车，放慢了线粒体能量产生的速度。”

敲除 MRS2基因（一种促进镁转运到线粒体的基因）可以提高发电厂中糖和脂肪的代谢效率。导致的结果是：试验小鼠都变得瘦削、健康。而且它们的肝脏也没有显示脂肪肝的证据。

有良好前景的小分子化合物

这种被研究人员称为 CPACC 的药物就具有类似的作用。它限制了镁转移到发电厂（线粒体）的数量。得克萨斯大学健康科学中心已经提交了该药物的专利申请。

这些小鼠长期被喂食富含高热量、高糖和高脂肪的不健康饮食，作为在长期高热量饮食压力下的动物模型，这种高热量饮食压力的常见结果是肥胖、2 型糖尿病和心血管并发症。

实验结果证明：降低线粒体的镁可以减轻长期不健康饮食压力下的不利影响。

“这些发现是几年工作的结果，”Madaris说， “它是一种能够降低心脏病发作和中风等心脏代谢疾病风险，同时还能降低继脂肪肝之后发生的肝癌发病率的药物，将产生巨大的影响。我们将继续开发它。”

“尽管本研究全面了解了高度保守的 Mg2+ 选择性线粒体通道 MRS2 在生物能量学和全身代谢中的作用，但仍应强调一些局限性。MRS2 通道无处不在，它对其他器官（包括大脑、心脏、肾脏、肺和骨骼肌）的影响需要彻底调查。”

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