Коричневий жир може спалити енергію несподіваним чином

Коли ми піддаємось достатньому холоду або фізичним навантаженням, невеликі скупчення коричневих жирових клітин в нашому тілі починають спалювати енергію. Починаючи з 2009 року, коли дослідники Центру діабету в Джосліні та інших установ виявили, що ця корисна форма жиру може бути активною у дорослих, вчені прагнуть посилити тепло від цих клітин для лікування ожиріння, діабету та інших обмінних станів.

коричневий

Дослідники в лабораторії доктора філософії Ю-Хуа Ценга Джосліна, старшого дослідника відділу інтегративної фізіології та обміну речовин, зараз виявили несподіваний біологічний шлях, за допомогою якого коричневі жирові клітини можуть переводити енергію в тепло.

Дослідження на мишах показали, що активація цього шляху в попередниках коричневих або білих жирових клітин підвищує теплогенеруючу здатність цих клітин, не підштовхуючи клітини накопичувати жир, говорить Фарназ Шамсі, докторант в лабораторії Цен і головний автор статті описуючи висновки у Nature Communications.

Раніше дослідники виявили, що певні біологічні сигнали, що підсилюють вироблення коричневих жирових клітин, також, ймовірно, створюють корисні білі жирові клітини, що створює одну з проблем дослідження для підвищення активності коричневого жиру. Однак знахідка свідчить про те, що шлях, виявлений командою Джосліна, може запропонувати вирішення цієї проблеми.

Дослідження розпочали з білка під назвою UCP1, який знаходиться в мітохондріях, електростанціях клітини. Як відомо, UCP1 є ключовим компонентом активації коричневих жирових клітин, пояснює Ценг, який також є доцентом кафедри медицини в Гарвардській медичній школі.

Її команда провела скринінг понад 5000 білків ссавців для виявлення факторів, що посилили вироблення UCP1 у клітинах-попередниках коричневого жиру. Екран ідентифікував два білки, звані FGF6 і FGF9, члени сімейства білків "фактор росту фібробластів", які можуть допомогти регулювати різноманітні біологічні процеси, включаючи розвиток і ріст клітин.

Далі дослідники спробували збільшити рівні двох білків і, таким чином, збільшити вироблення UCP1 у незрілих клітинах коричневого жиру миші. Вчені очікували, що ці клітини почнуть накопичувати жири та інші ліпіди і переростати в зрілі коричневі жирові клітини - але, як не дивно, цього не сталося.

Скрупульозно розкриваючи причини цього несподіваного результату, "ми поетапно виявили молекулярні події, що відбулися нижче за течією, які в підсумку призвели до утворення UCP1 у жирових клітинах", - говорить Шамсі. "Цей новий шлях за течією повністю відрізнявся від того, що дослідники в нашій галузі розуміли як механізм індукування UCP1 у цих клітинах".

Шамсі, Ценг та їх колеги побачили, що два білки FGF надають подібні ефекти на вироблення UCP1, але зумовлені різним впливом на мишей. FGF9 стимулюється холодом, тоді як FGF6 стимулюється фізичними вправами.

Коли вчені Джосліна продовжували аналізувати зразки жирових тканин людини, вони також визнали цей шлях на роботі. Серед їхніх результатів рівні FGF9 та FGFR3 (рецепторного білка, який активують як FGF9, так і FGF6) були пов'язані з більш високим рівнем UCP1 в коричневому та білому жирах людини. Більш вражаюче, що експресія FGFR3 у білому жирі людини негативно корелювала з індексом маси тіла людини (показник ожиріння) та резистентністю до інсуліну (стан, який може спричинити діабет 2 типу).

"Це свідчить про те, що якщо ми зможемо активізувати цей шлях, ми потенційно можемо принести користь людям із ожирінням, діабетом та пов'язаними з ними метаболічними захворюваннями", - говорить Ценг.

Її команда працює зі співробітниками, щоб синтезувати версію білка FGF, яка оптимізована для більшої ефективності та спрощення доставки, каже вона. Оскільки її група простежила механізми, що працюють на цьому шляху, з часом також може бути можливо розробити ліки, що сприяють нарощуванню продукції UCP1, націлюючи конкретні молекулярні етапи на шляху.

"Оскільки ожиріння стає епідемією, ми сподіваємось, що наші дослідження коричневого жиру можуть допомогти", - говорить Ценг. "Колективними зусиллями багатьох лабораторій по всьому світу ми наближаємось до цієї мети".