Виявив у мозку `` перемикач '', щоб спалити жир після їжі (січень 2021).

Біологи з Науково-дослідного інституту Скріппса (TSRI) виявили сигнальний шлях, який запалює потужний процес спалювання калорій в клітинах бурого жиру.

новий

Дослідження, про яке повідомляється в ранньому Інтернет-виданні „Proceedings of the National Academy of Sciences”, проливає світло на процес, відомий як „термогенез коричневого жиру”, який представляє великий інтерес для медичних дослідників, оскільки стимулює схуднення, а також може захистити від діабет.

"Це відкриття пропонує нові можливості для терапевтичної активації термогенезу коричневого жиру", - сказала керівник групи Анастасія Краллі, доцент кафедри хімічної фізіології та клітинної біології TSRI.

"Обігаючи двигуни"

Більшість жирових клітин нашого тіла - це клітини «білого жиру», які зберігають жир як запасний запас енергії. Але у нас та інших ссавців також є відкладення клітин «коричневого жиру». Вони, мабуть, еволюціонували не для накопичення, а для швидкого спалювання енергії, як спосіб генерувати тепло і підтримувати тіло в теплі в холодних умовах, а також, можливо, усунути надмірне споживання калорій.

Немовлята людини і сплячі, що сплять зимують, мають відносно великі коричневі жирові тканини. За останні роки вчені виявили, що багато дорослих людей мають значний рівень коричневого жиру, який в основному міститься в шиї та плечах, і, схоже, допомагає регулювати масу тіла та рівень цукру в крові.

Низькі температури активують процес термогенезу коричневого жиру через симпатичну нервову систему: нерв, що закінчується коричневою жировою тканиною, вивільняє нейромедіатор норадреналін, і це викликає зміну метаболізму в клітинах коричневого жиру, щільно упакованих крихітними біологічними енергетичними реакторами, які називаються мітохондрії.

"Мітохондрії починають виробляти тепло замість корисної хімічної енергії, це все одно, що обертати двигуни багатьох припаркованих автомобілів", - сказав перший автор Марін Гантнер, який був аспірантом в лабораторії Краллі під час дослідження.

Враховуючи потенційні медичні потреби (лише в США близько 100 мільйонів людей страждають ожирінням або діабетом), дослідники прагнуть зрозуміти термогенез коричневого жиру та способи його штучного посилення. Один підказка, про яку повідомляли інші вчені в 1998 році, полягає в тому, що норадреналін вказує клітинам бурого жиру експресувати високий рівень білка, який називається PGC-1α, який діє як загальний підсилювач енергетичного обміну, а також активує термогенез. У попередніх дослідженнях лабораторія Краллі показала, що PGC-1α працює, активуючи молекулу, яка називається ERRα. Але цей шлях не може бути єдиним, що викликає термогенез, оскільки миші, яким не вистачає PGC-1α у жирових клітинах або ERRα, все ще демонструють більшість звичайних термогенних реакцій на холод.

Щасливе відкриття

У новому дослідженні Гантнер, Краллі та їх колеги виявили інший шлях активації термогенезу, який працює спільно з PGC-1α та ERRα.

Однак спочатку вони не вивчали термогенез коричневого жиру, але шукали підказки про функцію ERRβ, білок, про який тоді мало було відомо, за винятком того, що він був тісно пов'язаний з ERRα, що з'являвся в клітинах коричневого жиру, а також функціонував як так званий ядерний рецептор, молекулярний перемикач для активації генів, який може активуватися невеликими ліпофільними молекулами або пов'язаним з ними сигнальним білком.

Сподіваючись знайти партнера по передачі сигналів ERRβ, команда розглянула близько 18000 різних білків, щоб побачити, який з них може активувати його біохімічно. Накопичивши короткий список "хітів", вчені виявили, що один з них, GADD45γ, зазвичай виробляється в жирових клітинах коричневого жиру миші і стає особливо рясним після впливу холодних натяків на те, що GADD45γ та ERRβ, як і PGC-1α та ERRα, працювати разом, щоб активізувати термогенез коричневого жиру.

Потім команда деталізувала передачу сигналів у цьому напрямку, від індукованого холодом вивільнення норадреналіну, до регуляції GADD45γ в коричневих жирових клітинах, до активації ERRβ та іншого близькоспорідненого білка, ERRγ, який також був поширеним у клітинах бурого жиру та важливий для термогенезу. . "Після цього ми зосереджуємося на ERRγ", - сказав Гантнер.

Команда підтвердила, що GADD45γ-опосередкована активація ERRγ призводить до метаболічних змін у мітохондріях бурого жиру, що характерно для термогенезу. Вчені також виявили, що трансгенні миші, у яких відсутній GADD45γ, не можуть повністю активувати термогенез в холодних умовах.

В експериментах GADD45γ діяв синергетично з PGC-1α, щоб активувати активність клітин бурого жиру. "Ви повинні їх поєднати, щоб отримати повний ефект", - сказав Краллі, припускаючи, що в ідеалі можна стимулювати обидва шляхи для підвищення термогенезу коричневого жиру.