Коричневий жир згинає м’язи, щоб спалювати енергію та калорії

Бретт Ізраїль, Відносини із ЗМІ | 6 березня 2018 р. 6 березня 2018 р

Вчені з університету Берклі виявили, що ті самі жирові клітини, які допомагають новонародженим дітям регулювати температуру тіла, можуть стати мішенню для препаратів для схуднення у дорослих.

Коричнева жирова тканина від миші (Фото Андреаса Шталя)

Коричневі жирові клітини, які допомагають ссавцям регулювати температуру тіла, працюють подібно до м'язових клітин, виявили дослідники. Коли мозок надсилає сигнал коричневому жиру, щоб він почав спалювати енергію для вироблення тепла, клітини застигають, що запускає біохімічний шлях, який закінчується тим, що ці клітини спалюють калорії для тепла. Мультидисциплінарна дослідницька група біоінженерів та дослідників метаболізму розібрала кроки цього шляху та визначила потенційний спосіб включення ліків до коричневих жирових клітин.

"Ми з’ясували новий шлях, який приводить до того, що коричнева жирова тканина споживає калорії з жиру та цукрів і випромінює їх як тепло", - сказав Андреас Шталь, професор і голова Департаменту харчових наук та токсикології в Берклі. "Це розуміння того, як активується коричневий жир, може відкрити нові способи боротьби з ожирінням".

Дослідження було опубліковане 6 березня в журналі Cell Metabolism. Робота фінансувалася Національним інститутом здоров’я та Американською діабетичною асоціацією.

Коли холодно, людське тіло тремтить, виробляючи тепло, намагаючись підтримати температуру тіла 98,6 градусів за Фаренгейтом. У новонароджених немовлят, які ще не можуть тремтіти, є пляма коричневого жиру між лопатками, і його робота полягає в тому, щоб вживати поживні речовини, щоб спалювати свою енергію, виробляючи тепло для регулювання температури тіла. Кількість коричневих жирових клітин зменшується в міру дорослішання немовлят, але у дорослих все ще залишається невелика кількість коричневих жирових клітин, які не дуже активні.

Ось як працює коричневий жир: коли організм відчуває холод, мозок виділяє норадреналін, який виявляється рецептором у клітинах коричневого жиру. Потім спрацьовує каскад біохімічних сигналів, що призводить до вироблення білка під назвою Фактор розчеплення-1 (UCP1), який надходить у мітохондрії бурих жирових клітин.

Звичайна клітина використовує мітохондрії як батарею для виконання роботи. Мітохондрії перетворюють поживні речовини з раціону на енергію, яка в основному зберігається в молекулі, званій АТФ. Але в коричневих жирових клітинах UCP1 коротко замикає цю батарею, змушуючи її нагріватися, а не виробляти АТФ. При активації UCP1 в мітохондріях коричневі жирові клітини всмоктують жир і цукри з раціону і спалюють їх для нагрівання в мітохондріях.

Попередні дослідження показали, що коричневий жир поділяє деякі характеристики з м’язами, особливо білки, які називаються міозином, які є маленькими двигунами, які виконують роботу. У м’язах міозин стискає клітини, але ніхто не знав, що міозин робить у коричневих жирових клітинах.

Щоб з’ясувати це, дослідники стимулювали коричневий жир і вимірювали, наскільки клітина згиналася, вимірюючи збільшення напруги в клітині. Вони виявили, що клітини стають приблизно вдвічі жорсткішими при стимуляції. Потім дослідники вивели з ладу м’язоподібний міозин у коричневих жирових клітинах і виявили, що клітини стали значно м’якшими, а їх жорсткість зменшилася приблизно в два рази.

"Наш висновок про те, що м'язоподібний міозин відповідає за жорсткість коричневих жирових клітин, був насправді несподіваним, ніхто цього ніколи не спостерігав",.

Дослідження показало, що активність UCP1 безпосередньо пов’язана зі збільшенням напруги клітин. Потім вчені зняли напругу в активованих коричневих жирових клітинах і виявили, що це спричинило 70-процентне зниження UCP1, завдяки чому клітини генерують менше тепла. Потім дослідники виявили молекули в клітині, які реагують на підвищене напруження, що викликає активацію UCP1. В експериментах на мишах вони порушили ці молекули і виявили, що коричневі жирові клітини втрачають свою функцію і фізично більше нагадують білі жирові клітини, де організм зберігає надлишок енергії.

"Це дослідження пропонує чудовий приклад того, як механічні та інші фізичні сили можуть впливати на фізіологію та хвороби потужними, несподіваними способами", - сказав Санджай Кумар, професор біоінженерії в Берклі та співавтор дослідження. "Ми сподіваємось, що наша робота допоможе у розробці терапевтичних біоматеріалів та інших технологій, спрямованих на підвищення функції коричневого жиру".

Дослідники застосували препарат, щоб викликати підвищену напругу в коричневих жирових клітинах, і виявили, що концепція активації напруги може призвести до спалювання калорій, але потрібно набагато більше роботи, щоб визначити правильну хімічну сполуку, яка могла б ефективно.

"Тепер, коли ми краще розуміємо, як працюють клітини бурого жиру, ми можемо подумати про способи стимулювання м'язоподібного міозину в коричневому жирі для підвищення термогенезу та спалювання калорій", - сказав Шталь. «Препарати для стимулювання м’язоподібного міозину в існуючому коричневому жирі, ймовірно, створили б більш активні коричневі жирові клітини у дорослих».