Авангард науки

Марк Кларет досліджує, як регулюється енергетичний баланс людського тіла

Зорцано (в окулярах) і Кларет у лабораторії інституту Ідібапс

підшлунковою

У центрі мозку, в невеликій області гіпоталамуса, від якої залежать основні функції, такі як контроль температури, спрага, сон або стать, є крихітна група нейронів, що відповідають за регулювання голоду, ваги тіла та обміну речовин. Це так звані нейрони POMC (pro opiomelanocortin), які Марк Кларе вивчав роками, щоб зрозуміти, як регулюється енергетичний баланс людського тіла і чому цей баланс іноді втрачається при таких захворюваннях, як ожиріння.

Але на клітинному рівні енергетичний баланс регулюється мітохондріями, важливими органелами, які відповідають - серед інших функцій - за постачання енергії. Антоніо Зорцано вивчає їх, також роками, щоб зрозуміти їх взаємозв'язок із такими захворюваннями, як - саме - ожиріння та діабет 2 типу.

«Ми давно знайомі з Антоніо, і думаємо, було б цікаво поєднати ці дві точки зору, оскільки вони доповнюють один одного. З одного боку, регуляція енергетичного балансу організму на рівні мозку, а з іншого - динаміка мітохондрій на клітинному рівні », - пояснює Марк Кларет. "Таким чином, ми могли б краще зрозуміти молекулярні механізми, за допомогою яких нейрони регулюють біологічні процеси". Результати їх досліджень, представлені в червні минулого року в журналі "Клітинний метаболізм", показали, що нейрони POMC беруть участь у цукровому діабеті 2 типу, і виявили раніше невідомий шлях зв'язку між мозком і підшлунковою залозою.

Якою була початкова гіпотеза?

А.З. Ми знали, що коли кількість енергії, доступної клітинам, змінюється, вони адаптуються, змінюючи форму своїх мітохондрій. Це явище, яке ми називаємо мітохондріальною динамікою. Ми вважали, що зміни метаболізму в організмі в цілому можуть бути пов’язані з дефектами мітохондріальної динаміки нейронів POMC.

Як ти це перевірив?

M.C. Ми використовуємо техніку, яка дозволяє генам спеціально інактивуватись у цій групі нейронів. Ми проводили експерименти з мишами, інактивуючи три різні гени, пов'язані з динамікою мітохондрій. Зокрема, гени MFN1, MFN2 та OPA1.

І що сталося?

M.C. Перше, що ми побачили, це те, що коли ми порушуємо мітохондріальну динаміку нейронів POMC, миші перестають правильно визначати рівень глюкози в крові. Це ефект, який особливо помітний, коли вони їдять після голодування. Вони стають нездатними адаптуватися до підвищеного рівня глюкози в крові.

А.З. Поки це не дивно, адже ми вже знали, що нейрони POMC регулюють метаболізм глюкози. Але те, що ми побачили пізніше, ми цього не очікували.

А.З. Якщо динаміка мітохондрій у цих нейронах зазнає збою, бета-клітини підшлункової залози втрачають здатність виділяти інсулін у відповідь на збільшення глюкози. Тому мозок спілкується з підшлунковою залозою. Цей зв’язок між ними був невідомий.

M.C. Ми також побачили, що в нейронах POMC з’являється непропорційна кількість вільних радикалів. Але що, якщо ми вводимо в мозок антиоксиданти і зменшуємо вільні радикали, то підшлункова залоза відновлює здатність виділяти інсулін.

Чи корисні ці результати для людей з діабетом чи іншими метаболічними захворюваннями?

M.C. Форма мітохондрій змінюється залежно від метаболічного статусу людини. Ми знаємо, що при вживанні дієти, багатої на жири, експресія білків, необхідних для динаміки мітохондрій, знижується. Ці білки є тими самими, які ми вилучили в експериментах на мишах. І ми бачили, що коли ми позбавляємо клітини цих білків, у мишей частіше розвивається діабет та ожиріння.

Чи можна ці білки відновити для профілактики або лікування діабету?