普林斯顿大学的温迪·普伦 质量作用清除血流中与其浓度成线性比例的代谢物
当特定代谢物的浓度通过注入而增加时(以同位素标记的形式，以便可以追踪，绿色)，天然未标记代谢物(蓝色)的产生和消耗保持不变
这种维持体内平衡的简单机制不需要主动感知来维持血液中健康的代谢物水平(红色)
鸣谢:普林斯顿大学拉比诺维茨实验室 我们倾向于认为人体是按照感知和反应的模式运作的
例如，你吃糖，胰腺感觉到摄入，并通过释放胰岛素激素来控制身体的葡萄糖水平
科学家们长期以来一直想知道是否有类似的调节策略来清除其他代谢物，如氨基酸或柠檬酸盐，从而将血液水平保持在健康的范围内
在最近一期的《自然代谢》杂志上，化学教授兼刘易斯-西格勒综合基因组学研究所的约书亚·拉宾诺维茨和他的研究小组报告说，动物体内的大部分代谢平衡根本不需要任何传感
一种被称为质量作用的化学原理监督体内平衡，当这些循环代谢物出现在血液中时，自动清除它们，而不产生信号激素
质量作用意味着当单个循环代谢物的水平上升时，分解代谢率(或分解率)平行上升，限制了浓度偏差
这使得代谢物的浓度保持在健康的范围内
循环代谢物为我们的器官持续提供必需的营养物质和结构单元
了解它们的调节和控制对于疾病的治疗具有重要意义
例如，为了负责任地控制氨基酸水平或碳环酸水平，以增强免疫系统或抑制肿瘤生长，我们必须了解生理上控制这些水平的基本规则
Rabinowitz实验室最近在《自然代谢》杂志上发表的论文“通过质量作用实现的循环代谢物体内平衡”首次在动物身上进行定量研究，展示了质量作用与体内平衡保持之间的关系
更广泛地说，它阐明了化学如何阐明甚至解决长期存在的生物学问题
该项目的研究人员来自化学系、刘易斯-西格勒综合基因组学研究所、路德维希癌症研究所普林斯顿分部和分子生物学系
李孝萱是拉宾诺维茨的顾问，她获得了博士学位
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在分子生物学方面，是论文的第一作者
“通俗地说，当你吃了一顿饭，蛋白质中的氨基酸或醋中的醋酸盐大量涌入时，你的身体会自然地适应清除血液中的过量物质
这仅仅是通过化学机械使营养成分随着它们的丰富程度成比例地消失而发生的
这不需要任何调节或感知——你永远不会感知到这些事情
你吃了它们，你的身体就会消耗它们，”拉宾诺维茨说
他说，对于新陈代谢的基本方面，这样的机制显然是不必要的
“在这项研究中，我们没有发现身体中有任何机制可以说:停止向血液中释放某种特定的氨基酸，因为你体内有太多的这种氨基酸
生物学的某些部分，我们身体的某些部分，以一种简单的方式运作
这是一个很好的例子，”Rabinowitz补充说，他也是路德维希普林斯顿分部的主任
“简单的东西是强健的，这可能是为什么没有很多人患有氨基酸失衡的部分原因
" 扰动同位素标记 该实验室采用扰动同位素标记的代谢物输注，显著增加受试小鼠的总代谢物浓度，以便量化合成和分解通量
研究人员以一种“扰动”的方式释放了一种所谓的13C示踪剂(一种重但没有放射性的营养物质)，以搅动和刺激可以通过质谱进行调查的反应
当代谢物浓度显著增加时，身体可以通过两种方式来抵消它:通过减少内源性生产，或通过试图更快地燃烧
“我们在丰富的循环代谢物中测试了这一想法，发现大多数代谢物的消耗流量与代谢物浓度成正比，除了葡萄糖，所有物质的生产流量都保持在类似的水平，”该论文的作者之一、Rabinowitz实验室的前研究生曾险峰说
“这表明身体通过增加消耗而不是减少生产来维持体内平衡
“这是我们实验室最重要和最深刻的结果之一，它以清晰和定量的方式解释了生物学
" 李强调了这项工作的定量基础
“我们的研究真正从系统的角度看待这个问题，而不局限于单个代谢物/代谢物组，并认识到简单但强大的质量作用规则的重要性
生物学可能很复杂，很难用高方差来量化，因此我们希望在本文中强调量化，并向人们展示一个简单的方程如何解释像哺乳动物这样的复杂系统
" 这项工作的机构合作者包括哈佛大学分子代谢系、罗格斯大学营养科学系和加州大学欧文分校生物化学系
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