Открит в мозъка „превключвателят“ за изгаряне на мазнини след хранене (януари 2021 г.).

Биолози от Изследователския институт на Скрипс (TSRI) са идентифицирали сигнален път, който запалва мощен процес на изгаряне на калории в кафявите мастни клетки.

ключ

Проучването, съобщено в ранното онлайн издание на Proceedings of the National Academy of Sciences, хвърля светлина върху процес, известен като „термогенеза на кафявите мазнини“, който представлява голям интерес за медицинските изследователи, тъй като стимулира загубата на тегло и може също да предпазва от диабет.

„Това откритие предлага нови възможности за терапевтично активиране на термогенезата на кафявите мазнини“, каза ръководителят на екипа Анастасия Крали, доцент в катедрите по химическа физиология и клетъчна биология на TSRI.

"Revving the Engine"

Повечето от мастните клетки в тялото ни са клетки от „бяла мазнина“, които съхраняват мазнините като резервен източник на енергия. Но ние и други бозайници също имаме натрупвания на клетки от "кафява мазнина". Те очевидно не са се развили, за да съхраняват, а бързо да изгарят енергия, като начин за генериране на топлина и поддържане на тялото топло в студени условия, както и евентуално за елиминиране на излишния калориен прием.

Човешките бебета и зимуващите бозайници имат относително обширни тъкани от кафяви мазнини. През последните години учените откриха, че много възрастни хора имат значителни нива на кафява мазнина, които се намират предимно в областта на шията и раменете и изглежда помагат за регулиране на телесното тегло и кръвната захар.

Ниските температури активират процеса на термогенеза на кафявата мастна тъкан чрез симпатиковата нервна система: нервът, завършващ в кафява мастна тъкан, освобождава невротрансмитера норепинефрин и това предизвиква промяна в метаболизма в кафявите мастни клетки, които са плътно натъпкани с малки биологични енергийни реактори, наречени митохондрии.

„Митохондриите започват да генерират топлина вместо полезна химическа енергия, това е като да оборотите двигателите на много паркирани автомобили“, казва първият автор Марин Гантнер, който е бил студент в лабораторията на Крали по време на проучването.

Предвид потенциалните медицински приложения (около 100 милиона души страдат от затлъстяване или диабет само в САЩ), изследователите са нетърпеливи да разберат термогенезата на кафявата мазнина и как тя може да бъде изкуствено подобрена. Една улика, съобщена от други учени през 1998 г., е, че норепинефринът инструктира кафявите мастни клетки да изразяват високи нива на протеин, наречен PGC-1α, който действа като общ усилвател на енергийния метаболизъм и също така активира термогенезата. Лабораторията на Крали показа в предишни проучвания, че PGC-1α действа чрез активиране на молекула, наречена ERRα. Но този път не може да бъде единственият, който предизвиква термогенеза, тъй като мишките, които нямат PGC-1α в мастните клетки или ERRα, все още показват повечето от обичайния термогенен отговор на студа.

Щастливо откритие

В новото проучване Гантнер, Крали и техните колеги откриват друг път за активиране на термогенезата, който работи заедно с PGC-1α и ERRα.

Първоначално обаче те не изследваха термогенезата на кафявата мазнина, а търсеха улики за функцията на ERRβ, протеин, за който по това време беше известно малко, освен че е тясно свързан с ERRα, се появи в клетките на кафява мазнина, а също така функционира като така наречения ядрен рецептор, молекулярен превключвател за генно активиране, който може да се активира от малки липофилни молекули или асоцииран сигнален протеин.

Надявайки се да намери партньора за сигнализиране на ERRβ, екипът разгледа около 18 000 различни протеина, за да види кой може да го активира биохимично. След натрупване на кратък списък с "попадения", учените откриха, че един от тях, GADD45γ, обикновено се произвежда в кафяви мастни клетки на мишки и става особено обилен след излагане на студени намеци, че GADD45γ и ERRβ, когато Подобно на PGC-1α и ERRα, работят заедно, за да активират термогенезата на кафявите мазнини.

След това екипът подробно сигнализира по този път, от индуцирано от студа освобождаване на норепинефрин, до повишаване на регулацията на GADD45γ в кафяви мастни клетки, до активиране на ERRβ и друг тясно свързан протеин, ERRγ, който също е преобладаващ в кафявите мастни клетки и е от значение за термогенезата . "Ние се фокусираме върху ERRγ след това", каза Гантнер.

Екипът потвърди, че GADD45y-медиираното активиране на ERRγ води до метаболитната промяна в митохондриите на кафява мазнина, която е характерна за термогенезата. Учените също така установиха, че трансгенните мишки без GADD45γ не могат напълно да активират термогенезата при студени условия.

В експериментите GADD45γ действа синергично с PGC-1α, за да активира активността на кафявите мастни клетки. "Трябва да ги съберете, за да постигнете пълния ефект", каза Крали, предполагайки, че в идеалния случай човек ще стимулира и двата пътя за увеличаване на термогенезата на кафявите мазнини.