Авангард на науката

Марк Кларет изследва как се регулира енергийният баланс на човешкото тяло

Зорцано (с очила) и Кларет, в лаборатория в института Идибапс

POMC невроните

В центъра на мозъка, в малкия регион на хипоталамуса, от който зависят основните функции като контрол на температурата, жажда, сън или пол, има малка група неврони, които отговарят за регулирането на глада, теглото на тялото и метаболизма. Те са така наречените POMC (про опиомеланокортин) неврони, които Марк Кларет изучава от години, за да разбере как се регулира енергийният баланс на човешкото тяло и защо този баланс понякога се губи при заболявания като затлъстяване.

Но на клетъчно ниво енергийният баланс се регулира от митохондриите, важни органели, които са отговорни - наред с други функции - за доставяне на енергия. Антонио Зорцано ги изучава, също от години, за да разбере връзката им със заболявания като - именно - затлъстяване и диабет тип 2.

„Познаваме се отдавна с Антонио и смятаме, че би било интересно да комбинираме тези две перспективи, защото те се допълват. От една страна, регулирането на енергийния баланс на тялото на мозъчно ниво, а от друга, митохондриалната динамика на клетъчно ниво ”, обяснява Марк Кларет. "По този начин бихме могли да разберем по-добре молекулните механизми, чрез които невроните регулират биологичните процеси." Резултатите от техните изследвания, представени миналия юни в списание Cell Metabolism, показаха, че POMC невроните участват в диабет тип 2 и разкриха неизвестен досега комуникационен път между мозъка и панкреаса.

Каква беше първоначалната хипотеза?

А.З. Знаехме, че когато количеството енергия, с което разполагат клетките, се променя, те се адаптират, като променят формата на своите митохондрии. Това е явление, което наричаме митохондриална динамика. Смятахме, че промените в метаболизма в организма като цяло могат да бъдат свързани с дефекти в митохондриалната динамика на POMC невроните.

Как го провериха?

M.C. Използваме техника, която позволява гените да бъдат инактивирани конкретно в тази група неврони. Правили сме експерименти с мишки, като инактивираме три различни гена, свързани с митохондриалната динамика. По-конкретно, гените за MFN1, MFN2 и OPA1.

И какво се е случило?

M.C. Първото нещо, което видяхме, е, че когато нарушим митохондриалната динамика на POMC невроните, мишките спират правилно да откриват нивото на глюкоза в кръвта. Това е ефект, който е особено забележим, когато ядат след като са гладували. Те стават неспособни да се адаптират към повишената глюкоза в кръвта.

А.З. Досега не е изненадващо, защото вече знаехме, че POMC невроните регулират метаболизма на глюкозата. Но това, което видяхме по-късно, не го очаквахме.

А.З. Че когато митохондриалната динамика се провали в тези неврони, бета клетките на панкреаса губят способността си да секретират инсулин, за да отговорят на повишената глюкоза. Следователно мозъкът комуникира с панкреаса. Тази връзка между двамата беше неизвестна.

M.C. Също така видяхме, че в POMC невроните се появява непропорционално количество свободни радикали. Но ако администрираме антиоксиданти в мозъка и намалим свободните радикали, тогава панкреасът възвръща способността да секретира инсулин.

Полезни ли са тези резултати за хора с диабет или други метаболитни заболявания?

M.C. Формата на митохондриите се променя въз основа на метаболитния статус на човек. Знаем, че когато се яде диета, богата на мазнини, се намалява експресията на протеини, необходими за митохондриалната динамика. Тези протеини са същите протеини, които премахнахме при експерименти с мишки. И видяхме, че когато лишаваме клетките от тези протеини, мишките са по-склонни да развият диабет и затлъстяване.

Могат ли тези протеини да бъдат възстановени за предотвратяване или лечение на диабет?