Изследователи от Националния център за сърдечно-съдови изследвания са изследвали начина, по който клетките оптимизират и регулират способността си да използват глюкоза или мастни киселини. Този механизъм е от съществено значение за адаптацията към гладуването, към намаляването на кислорода и неговото значение за активирането на клетките на имунната система.

клетките

Изображение на миши клетки в култура с ядра в синьо, митохондрии в червено и клетъчни скелетни нишки в зелено./Ана Виктория Лечуга

За да осигурят ефективно използване на храната, която получават, клетките имат системи, които им позволяват да улавят и транспортират хранителните вещества, достъпни за тях. Но ако имате на разположение няколко вида, можете да изберете тези, които ви интересуват най-много и да премахнете нежеланите продукти.

Учени от Националния център за сърдечно-съдови изследвания (CNIC) описаха в последното издание на клетъчния метаболизъм процеса, чрез който клетките молекулярно оптимизират и регулират способността си да използват захари или мазнини неясно, за да се изхранват.

Вътре в клетките храната се разпределя в митохондриите, където хранителните вещества се изгарят, за да се извлече съдържащата се в тях енергия

Както обяснява главният автор на изследването Хосе Антонио Енрикес, „истинското храносмилане на храната се случва във всяка една от клетките на тялото“. Докато някои преференциално консумират захари, други се хранят главно с мазнини, а трети могат да преминат от едно хранително вещество в друго.

Вътре в клетките храната се разпределя в митохондриите, специализираната част на клетката, където хранителните вещества се изгарят, за да извлекат енергията, която съдържат. Както захарите (глюкоза), така и мазнините (мастните киселини) в крайна сметка изгарят в тях, но те трябва да бъдат регулирани по различен начин, ако основното им гориво идва от едното или другото. „Тази настройка е еквивалентна на това, което трябва да направим в газов котел, чиито горелки са адаптирани към използването на бутан или градски газ“, подчертава Енрикес.

По този начин, добавя експертът, при промяна на диетата, при упражнения или след период на гладуване, наличността на храна, доставяна на клетките, се променя и те трябва да могат да се адаптират. В специфични ситуации, например когато имунните клетки се активират, за да защитят организма от инфекция, клетките променят активността си, въпреки че наличността на храна не го прави, и тази промяна може да бъде придружена от промяна в преференциалната употреба на глюкоза за мастни киселини или обратно.

За тях митохондриите трябва да адаптират своите „горелки“, технически наречени „електронна транспортна верига (CTE)“. „Адаптацията на митохондриалния CTE беше известна, но не и сигналите, които насърчават тази промяна и молекулите, отговорни за нея“, подчертава главният човек, отговарящ за изследването.

Значението на адаптацията

При промяна на диетата, упражнения или след период на гладуване, наличността на храна в клетките се променя и те трябва да се адаптират

Тяхното проучване описва сигналите и молекулите, които регулират тази адаптация. В процеса на изгаряне на храна в митохондриите е необходим кислород, поради което в допълнение към енергията обикновено се произвеждат както вода (H2O), така и CO2. Когато обаче CTE не е напълно адаптиран към вида на храната, която изгаряте (когато преминава от изгаряне на захар към мастни киселини), се произвеждат и някои кислородни производни, наречени реактивни кислородни видове (ROS), включително водороден прекис (H2O2).

Производството на H2O2 активира молекулярен сензор, наречен Fgr (Fgr-тирозин киназа), който тълкува, че организацията на горелките в CTE не е адекватна за изгаряне на мастните киселини, които достигат до митохондриите и дава аларма. Това става чрез модифициране на един от елементите на горелките (чрез прикрепване на фосфат), като го прави по-активен и причинява промяната в организацията на горелките, така че да е по-подходящо за изгаряне на мастни киселини. Тази модификация, наречена фосфорилиране, е обратима.

Авторите постулират, че трябва да има друга молекула (все още неоткрита), отговорна за обръщане на тази модификация (дефосфорилиране), когато горелките на митохондриите трябва да се настроят отново, за да изгорят отново глюкозата.

В заключение, тази работа демонстрира значението на този механизъм в адаптацията на клетките на гладно, към намаляването на кислорода (исхемия) и неговото значение за активирането на клетките на имунната система.

Библиографска справка:

Acín-Pérez et al.: "ROS-задействаното фосфорилиране на комплекс II от Fgr киназа регулира клетъчната адаптация към използването на гориво". Клетъчен метаболизъм