Хосе Антоніо Лозано Теруель
Їжа Харчування - це наука
У 1997 році було оголошено про відкриття гена та білка UCP2, який дехто називав панацеєю від ожиріння, рішення якого вже було б майже досяжним. Інтерес до цієї теми зрозумілий, оскільки ожиріння є важливим хронічним захворюванням, яке вражає високий відсоток населення, з численними медичними ускладненнями та соціальними наслідками, але також необхідно бути розважливим щодо прогнозу застосовності наукових результатів.
БАЗИ. Спочатку ми розглянемо деякі перші та елементарні біологічні принципи використання енергії у людей. У людини повинно бути виконано, що вхідна енергія = вихідна енергія ± енергія як біомаса. Нашим джерелом енергії, що надходить енергією, є поживні речовини: вуглеводи, ліпіди та амінокислоти з білків, тоді як вихідна енергія може, в свою чергу, розкладатися на два компоненти: а) тепло; і b) хімічна енергія, яка, спрощуючи, буде рівною мірі, як сказати АТФ (аденозинтрифосфат), молекула, яка працює як справжня енергетична валюта, оскільки хімічна енергія АТФ використовується (як правило, за допомогою гідролізу), щоб стати механічною енергією (фізичною діяльність), електрична енергія (нервова система), хімічна енергія (синтез власних молекул), транспорт усіх видів, осмотична енергія тощо.
Основний механізм вироблення АТФ відбувається в наших мітохондріях, які є клітинними органелами, і це відбувається, коли молекули коферментів або редукованих груп простати, що надходять в процесі катаболізму поживних речовин, окислюються молекулярним киснем (який потрапляє у воду), що призводить до до виробництва АТФ. Кисень відновлюється електронами відновлених коферментів за допомогою електронного потоку, який відбувається за участю різних проміжних сполук, розташованих у внутрішній мітохондріальній мембрані: дихальному ланцюгу. АТФ продукується процесом, який називається окислювальним фосфорилюванням.
Кожна молекула кисню, яку ми споживаємо в дихальному ланцюзі, забезпечує певну енергію, частина використовується для синтезу АТФ, частина - як тепло. Загалом, нормальним показником було б те, що з кожного атома кисню може утворюватися 2,25 молекули АТФ. Але точна кількість буде залежати від ступеня зв’язку між двома згаданими процесами, так що якщо роз’єднання збільшиться замість 2,25 АТФ, цифра може бути знижена до нижчого значення, що на практиці означає, що більший відсоток енергії у формі тепла. Тобто, залежно від ступеня зчеплення, однакова кількість поживних речовин може забезпечити більшу чи меншу кількість корисної енергії.
UCP. Запаси енергії людини лежать, головним чином, у жирі в жировій тканині. Запаси жиру необхідні для підтримки нашого метаболізму між прийомами їжі, поки ми спимо, коли не вистачає енергії або коли ми робимо великі витрати енергії (фізичні вправи).
Бувають випадки, коли роз'єднання не тільки не буде згубним, але корисним і необхідним, якщо потрібно більше тепла. Таке явище трапляється у новонароджених тварин, включаючи людей, у зимових сплячих тварин або у ссавців, більш пристосованих до холоду. Навіть така рослина, як смердючий дракон (Symplocarpus fetidus), використовує цей механізм для нагрівання придатків квітки для виділення пахучих молекул, які залучають комах, які допомагають запліднювати його квіти.
Натомість ссавці мають два типи жирової тканини: білу та коричневу. Функція першого, з кількома мітохондріями, полягає в накопиченні енергії у вигляді жирів. Другий, з великою кількістю мітохондрій, полягає у виробленні тепла. Звідси великий інтерес, викликаний у 1978 р., Коли вперше було описано існування роз’єднуючого білка UCP1 у мітохондріях жирових клітин бурої жирової тканини. Це чудово пояснило його більшу здатність перетворювати хімічну енергію в тепло. Крім того, двері були відкриті для підходу до методів лікування ожиріння за допомогою нового підходу, стимулюючи процеси роз’єднання дихального ланцюга та окисного фосфорилювання. Невдовзі також було встановлено, що, хоча більшість генів, що кодують білки UCP, були знайдені у ссавців, вони також були присутні у риб, птахів, рослин і, можливо, у грибів та найпростіших, що свідчить про те, що використання явища роз'єднання для генерування тепло в певних фізіологічних ситуаціях.
Все здавалося зрозумілим. Відповідно, білки UCP не повинні експресуватися в інших клітинах, крім клітин коричневої жирової тканини. І в цих інших клітинах не повинно відбуватися розчеплення через те, що науково називають мітохондріальним витоком протону (потік протонів через внутрішню мембрану мітохондрій, який не пов'язаний з продукцією АТФ). Обидва припущення виявились хибними.
СУМНЮВАННЯ. Дійсно, ген роз’єднуючого білка UCP1 виявився, що, крім коричневої жирової тканини, він також експресується в гладких м’язах кишечника мишей, але найдивовижнішим є виявлення існування нових та різних членів надродини. білків. Всі вони більшою чи меншою мірою нагадують один одного за своєю послідовністю амінокислот, що свідчить про існування загального гена-предка, з якого еволюціонували всі інші. На даний момент ми знаємо, крім UCP-1: UCP2, присутній у великій кількості тканин; UCP3, в різних тканинах; UCP4, присутній лише в тканинах мозку; та UCP5, присутні в мозку та інших тканинах.
Яка фізіологічна роль цих білків? Є ще багато тіней для уточнення. Зазначене раніше явище втечі протонів мітохондрій може становити до 25% загальних енергетичних витрат у клітинах печінки, 52% у клітинах скелетних м’язів та в середньому в цілому 15-20% базального обміну. Яким чином UCP беруть участь у цьому явищі?.
Найбільш очевидна роль UCP - це термогенність UCP1 у коричневій жировій тканині за допомогою молекулярного механізму, який ще не з’ясований у найпотаємніших деталях. Однак ефект роз'єднання інших процесорів є спірним. Той факт, що ген UCP2 знаходиться в хромосомі 11 людини, недалеко від області, пов'язаної з ожирінням та діабетом, відкрив інші можливості, але той, що здається більш зрозумілим, як для UCP2, так і для UCP3, полягає в тому, що вони допомагають зменшити кількість небезпечні кисневі вільні радикали від жирового обміну, затримуючи старіння, викликане цими радикалами. Що стосується UCP4 та UCP5, то існує кілька чітких гіпотез. Підсумовуючи, UCP - це білки, що представляють великий фізіологічний та патологічний інтерес, про які ми маємо багато чого дізнатися. Вважається, що вони також беруть участь у зменшенні вільних радикалів
Таким чином, контроль зчеплення/роз'єднання окисного фосфорилювання може бути дуже складним явищем. Варто пам'ятати, що в 1920-х роках була виявлена невелика молекула, 2,4 динітрофенол (ДНП), яка є окислювальним роз'єднувачем фосфорилювання і що вона може спричинити втрату ваги. Про те, що трапилось, розповів великий біохімік Ефраїм Ракер в 1929 році: «деякі заповзятливі лікарі почали вводити ДНП пацієнтам із ожирінням без належних запобіжних заходів. Результати дивували. На жаль, в деяких випадках лікування не лише усувало жир, але й самих пацієнтів, які померли ”. Звідси необхідність завжди мати достатню дозу розсудливості.