Дослідники з SAS брали участь у двох важливих відкриттях. Вони були опубліковані в липні в засобах масової інформації, які є одними з найпрестижніших у світі. Отримані дані стосуються перспективної здатності орієнтуватись на жир у тілі та структури важливих білків.
2 серпня 2007 року о 00:00
У першому випадку стаття Річарда Кветянського з Інституту експериментальної ендокринології Словацької академії наук у Братиславі з іноземними колегами була опублікована в Nature Medicine. Вони зосередились на все ще недостатньо досліджених взаємозв’язках між стресом та ожирінням. Вони знайшли спосіб додати та видалити жир із вибраних частин тіла лабораторних мишей шляхом ін'єкцій нетоксичної речовини.
У другому випадку Маріан Фаркашовський з Інституту молекулярної біології Словацької академії наук у Братиславі також опублікував результати попередньо в Інтернеті в "Природі" з іноземними колегами. Вони вивчали людські септини, таємничі білки, які є одними з ключових гравців у клітинах багатьох організмів.
Маріан Фаркашовський на поточному знімку з лабораторії. Фото: Рената Книршова/ÚMB SAS.
Набір і схуднення за допомогою ін’єкцій
Річард Кветянський та його колеги описали механізм, за допомогою якого стрес викликає аномальний набір ваги у мишей, та способи, якими можна ним маніпулювати. На початку існує нейромедіатор (нейропептид) Y або NPY, речовина, що виділяється нервами системи, яка готує організм до стресу. Його ефект опосередковується іншою речовиною, нейропептидним рецептором Y2 або NPY2R.
Бідні та жирні миші з досліджуваних. Фото: Джорджтаунський університет.
Дослідники додавали жир у вибрані ділянки тіла миші шляхом ін’єкції NPY. Протягом двох тижнів миші набирали вагу та об’єм жирової тканини до 50 відсотків. Миші з хронічним стресом більше активізуються тандемом NPY-NPY2R. Але коли вони вводили їм речовину, яка блокувала активність NPY2R, вони швидко втрачали вагу, знову до 50 відсотків.
Від миші до людини
Спочатку вчені не вірили своїм очам, але результати чотирирічних експериментів були однозначними. Після зменшення кількості жиру в черевній області мишей також зменшився жир у печінці та скелетних м’язах. Це допомогло "навести лад" їх інсулінорезистентність, непереносимість глюкози, кров'яний тиск та запалення судин.
Крім того, перші результати тих самих експериментів з мавпами вказують на подібний механізм. Це може пояснити, чому люди з хронічним стресом отримують більше, ніж повинні, судячи з кількості споживаних калорій (хоча інші люди втрачають вагу при стресі.) Це перше дослідження, яке доводить прямий вплив стресу на накопичення жиру. Справа не лише в мозку, як вважалося раніше (тобто в контролі апетиту та метаболізму гіпоталамусу в цілому), а в прямій фізіологічній реакції самої жирової тканини на стрес.
Стрес для ожиріння
Експерименти моделювали хронічний стрес, з яким миші можуть зіткнутися в природі. Протягом двох тижнів вони завжди стояли в холодній воді по годині на день, або агресивною домінуючою мишкою стільки ж часу їх напружували.
Годували їх або нормально, або дієтою з високим вмістом жиру та цукру. Стресові тварини не набирали вагу при звичайній дієті, але наголошували на висококалорійній так, навіть удвічі більше, ніж при споживанні калорій. І більше того, особливо в області живота.
Стресові тварини вживали таку ж кількість дієти, як контрольні ненапружені тварини, але їх метаболізм, очевидно, ставився до цього по-різному. Еволюційно має сенс, якщо у важкі часи зберігається більше жиру, ніж запас енергії. Люди можуть працювати так само.
Магнітно-резонансна томографія зображень тіл миші. Верхні показують загальний жир на животі, нижні - внутрішній жир на поперечному перерізі тіла. Третя і четверта миші зліва сиділи на висококалорійній дієті, третя зазнала стресу, перебуваючи в холодній воді, четверта - агресія домінуючої миші. Жовтий, оранжевий і коричневий тони відповідають жировій тканині. Перші зліва - це контрольні миші на звичайній дієті, другі - на висококалорійній, але ненаголошеній дієті. Дві миші праворуч сиділи на висококалорійній дієті і зазнавали холоду, але після блокування NPY2R вони не набирали вагу. Фото: Природна медицина.
Здоровіше старіння?
Якщо нове відкриття остаточно підтвердиться у людей, воно найшвидше буде використано в косметичній та реконструктивній пластичній хірургії. Оскільки це дозволяє додавати жир, як трансплантати, це допоможе омолодити обличчя, скорегувати груди, сидіння стегон і збільшити губи. Прості ін’єкції гарантують передбачувані результати процедури, є дешевими, сумісними із власною тканиною пацієнта, а процедура є постійною. Можливість місцевого видалення жирової тканини шляхом блокування NPY2R призводить до розгляду питання про заміну сьогоднішнього видалення жиру, яке досі є хірургічною процедурою з усіма ризиками. Легке та безпечне поповнення бажаного та видалення небажаного жиру може змінити сучасний характер людей, що старіють. А завдяки величезній ролі надлишкового жиру в хворобах, це також полегшить супутні симптоми здоров’я.
Це відкриття, ймовірно, не дозволить нам їсти те, що ми хочемо, і стільки, скільки хочемо, а потім вирішити це шляхом блокування NPY2R, але це, безумовно, внесе вагомий внесок у покращення здоров’я та якості життя людей.
Команда з 12 членів вчених із США, Словаччини та Австралії координувалась Зофією Зуковською з Університету Джорджтауна у Вашингтоні.
Таємничі ключові гравці
Септини - це група білків, які мінімально змінюються в процесі еволюції. Вони настільки важливі, що їх просто не можна ввести в моду, так би мовити. Зазвичай їх об’єднують у коротші (олігомери) і довші ланцюги (полімери), з яких утворюються різні довгі волокна, шириною 7-9 нанометрів (мільярдні частки метра). Одиниці волокна зазвичай вимірюють 25-32 нанометрів.
Септини були виявлені в 1970 році в початкових дріжджах, де вони утворили кільце у звуженій області між материнською та дочірньою клітинами, організовуючи поділ клітин. З тих пір було встановлено, що вони окрім поділу клітин беруть участь у ряді інших важливих внутрішньоклітинних рухів та процесів. Вони є одним з ключових компонентів «скелета» клітини і діють як «ешафот» для багатьох інших білків.
Унікальна структура
Однак досі мало відомо про будову окремих септинів та їх комплекси, а також про те, як вони утворюють волокна. Маріан Фаркашовський та його колеги на сьогодні склали структуру як людського септину SEPT-2, так і потрійного комплексу людських септинів SEPT2 - SEPT6 - SEPT7. Вони використовували рентгенівську кристалографію (білкам спочатку дали можливість кристалізуватися, щоб вони могли добре висвітлюватися рентгенівськими променями) та електронний мікроскоп. Нещодавно виявлені деталі структури роблять септини принципово відмінними від інших частин клітинного "скелета".
Септини і здоров'я
Септини відомі в клітинах грибів і тварин, але не найпростіші та рослинах. Наприклад, дріжджі мають сім генів, які кодують септини, глисти два, а люди тринадцять. Неправильна структура і, отже, функція людських септинів, як видається, бере участь у розвитку ряду серйозних захворювань, особливо нейродегенеративних захворювань, таких як хвороба Альцгеймера та Паркінсона, але в цьому контексті також говорять про такі види раку, як лейкемії або лімфоми.
Шестикомпонентні одиниці людських септинових волокон під електронним мікроскопом. Фото: Природа.
Тож у чому полягає головне практичне значення нових знань про будову септинів? Вони є передумовою повного розуміння функції септинів, які потім можна використовувати для лікування цих захворювань. Однак різноманітність важливих ролей септинів у клітинах вказує на кілька інших застосувань, наприклад у біотехнології.
Група вчених з Німеччини, Словаччини та США з восьми членів координувала Альфреда Віттінгхофера з Інституту молекулярної фізіології імені Макса Планка в Дортмунді.