Raumenys išskiria hormoną, kuris paverčia baltuosius riebalus rudais • Sergejus Glagolevas • Mokslo naujienos "Elementai" • Molekulinė biologija, fiziologija

Raumenys išskiria hormoną, kuris paverčia baltuosius riebalus rudais

Pav. 1. Rudos riebalų pasiskirstymas naujagimiams. Vaizdas iš www.thehealthblog.net

Tarptautinė mokslininkų iš Jungtinių Amerikos Valstijų, Danijos ir Italijos grupė nustatė, kad pratimo metu skeleto raumenys išskiria anksčiau nežinomą hormoną, pavadintą "irisinas". Irisinas veikia baltųjų riebalinių ląstelių, kuriose žinduoliams yra riebalų. Hormono poveikis paverčia juos rudojo riebalinio audinio ląstelėmis, kurios yra atsakingos už šilumos gamybą. Įvedus į kraują, "Irisin" padidino energijos sąnaudas pelėms, netgi nepakeitė jų mobilumo ir dietos. Dėl to sumažėjo kūno svoris ir cukraus kiekis kraujyje nutukusių pelių. Galbūt irizinas bus naudojamas kaip vaistas žmonėms, sergantiems nutukimu ir diabetu..

Šiuo metu nutukimas ir antsvoris yra viena iš rimtų sveikatos problemų. Nutukimas skleidžiamas epidemijos dažniu, o kai kuriais atvejais jis iš tiesų gali būti infekcinis (žr., Pvz., "Inflammasome-medijuojamas disbiozė" reguliuoja NAFLD ir nutukimo progresavimą, Gamta, 2012 m.). Tai yra vienas iš pagrindinių širdies ir kraujagyslių ligų ir 2 tipo diabeto rizikos veiksnių. Štai kodėl mokslo ir sveikatos priežiūros jėgos yra nukreiptos kovoti su nutukimu.

Jau seniai žinoma, kad pratimo metu energijos sąnaudos neproporcingai didėja: energija praleidžiama daugiau nei reikia pratimams ar darbui atlikti. Taip pat buvo žinoma, kad kai pakrautas, skeleto raumenys padidina baltymų kiekį – transkripcijos faktorių PGC1-α.

Iš pradžių buvo nustatyta, kad, kartu su kitais baltymais, padidėja termogenino baltymo arba UCP 1 gamyba rudojo riebalinio audinio ("rudo riebalų"). Raudona spalva suteikia daugybę mitochondrijų. Šis nuostabus audinys nesaugo energijos, bet praleidžia. Taip yra todėl, kad organinių medžiagų oksidacijos metu šio audinio mitochondrijos sintezuoja ATP, bet perduoda visą energiją į šilumą. Už tai atsako Thermogenin – jis formuoja poras į mitochondrijų vidinę membraną, kuri leidžia praeiti protonus, o tai neleidžia ATP sintezei.

Rudos riebalai yra gerai išvystyti naujagimiams (1 pav.): Santykinis kūno paviršius yra didelis, jie gali labai pakratyti, o rudieji riebalai padeda jiems pašildyti. Suaugusiesiems beveik visi rudieji riebalai yra pakeisti įprastais baltais riebalais (viršutiniame krūtinyje ir ant kaklo laikomos tik nedidelės rutulinių riebalų dalys).

Tačiau po oda baltųjų riebalų rudos riebalų ląstelės taip pat gali išsivystyti (2 pav.). Pagal savo struktūrą ir darbą jie nesiskiria nuo "realių" rudųjų riebalų ląstelių. Be to, subrendęs baltasis riebalinis audinys ("balti" adipocitai) gali būti paverčiamas riebalų riebalų ("rudųjų" riebalinių riebalų) adatų ląstelėmis.

Pav. 2 Ląstelės balta (kairėje) ir rudos spalvos (dešinėjea) riebalinis audinys vystosi iš skirtingų prekursorių ir priklauso nuo skirtingų genų. Iš straipsnio: Denisas Richardas, Frederikas Picardas. Rudos riebalų biologija ir termogenezė // Bibliotekos sienos. 2011. V. 16. P. 1233-1260

Tuo pačiu metu buvo žinoma, kad padidinus PGC1 baltymo kiekį pratimai raumenyse, jis palankiai veikia ne tik pačius raumenis, bet ir visą kūną. Transgeninėse pelėse, kurių PGC1 koncentracija yra padidėjusi senyvame amžiuje, nutukimas ir diabetas nesikeičia ir jie gyvena ilgiau nei įprasta.

Tarptautinė mokslininkų grupė iš šešių JAV, Danijos ir Italijos tyrimų institutų nusprendė sužinoti, kaip PGC1 kiekio padidėjimas raumenyse veikia kitus audinius. Kaip rezultatas, pavyko atidaryti svarbų mechanizmą, kuris gali padėti kovoti su nutukimu.

Pirma, nustatyta, kad po 3 savaičių bėgiojimo į ratus ar plaukimo tose pačiose transgeninėse pelėse (su padidėjusiu PGC1 lygiu) termogenino kiekis po oda baltose riebaluose smarkiai padidėja (25-65 kartų), o čia padidėja "rudųjų" adipocitų skaičius.Norėdami parodyti tiesioginį raumens ląstelių poveikį riebalams, mokslininkai "baltųjų" adipocitų kultūrą apdorojo skysčiu, kuriame buvo auginami raumenų ląstelės su padidėjusiu PGC1 kiekiu. Dėl to baltos adipocitos "pasidaro rudos". Tuo pat metu terpė iš normaliomis raumenų ląstelėmis neturėjo tokio poveikio.

Tada, naudojant sudėtingą techniką, mokslininkai atrinko penkias "kandidačių" baltymą, išskirtą iš ląstelių, kurių raumens sintezę didina PGC1 veikimas. Pasirodo, kad visų šių raumenų baltymų kiekis padidėja dėl fizinio aktyvumo tiek pelėje, tiek žmogaus. Mokslininkai ištyrė jų poveikį adipocitams. Paaiškėjo, kad vienas iš šių baltymų – FNDC5 – padidino termogenino mRNR lygį 77-500 kartų jau esant 20 nM koncentracijai; didesnė koncentracija, poveikis dar labiau sustiprėjo. Tuo pat metu padidėjo kitų rudųjų adipocitų būdingų baltymų skaičius. Priešingai, baltymų, kurie būdingi "baltųjų" adipocitų skaičiui, sumažėjo. Taigi FNDC5 poveikis buvo specifinis. Taip pat pasikeitė adipocitų morfologija – jie tapo labiau panašūs į rudą. Ir svarbiausia, jie pradėjo vartoti dvigubai daugiau deguonies ir beveik nustojo sintetinti ATP, tai yra, jie pradėjo skirti daugiau energijos.

Buvo žinoma, kad FNDC5 turi hidrofobinę zoną, o tai reiškia, kad šis baltymas yra greičiausiai integruotas į ląstelės membraną. Buvo hipotezė, kad jos išorinė dalis nutraukia fermentą ir kažkaip patenka į išorinę aplinką. Panašiai epidermio augimo faktorius ir kitos signalinės medžiagos išsiskiria iš ląstelių.

Ir iš tiesų – išorinėje aplinkoje nepavyko aptikti paženklintos vidinės baltymų dalies. Tačiau naudojant FNDC5 antikūnus, jį buvo lengva aptikti aplinkoje, kurioje buvo auginamos raumens ląstelės. Tokiu atveju sekretuojamo baltymo molekulinė masė buvo didesnė negu ląstelės forma. Tai galima paaiškinti, parodant, kad baltymas yra glikozilintas – prie jo pridedamos papildomos angliavandenių grandinės. Mokslininkai iššifravo baltymo amino rūgščių seką. Pasirodo, kad išskiriamas polipeptidas yra 112 amino rūgščių. Būtent jis gavo vardą "Irisin" – garbei deivės Irisui, dievų pasiuntiniui.

Tada mokslininkai įrodė, kad irazinas yra pelių ir žmogaus kraujo plazmoje. Pratimai po kelių savaičių padidėja 1,5-2 kartus. Terapinis irisino poveikis buvo ištirtas pelėms, įvedant FNDC5 genu su adenovirusiniu vektoriumi, todėl šis genas pateko į kepenų ląsteles.Dėl to pelių kepenys pradėjo gaminti didelius irizino kiekius, o jo kiekis kraujyje padidėjo 3-4 kartus. Nebuvo jokių nepageidaujamų reakcijų. Po 10 dienų termogenino mRNR kiekis poodinio baltymo riebaluose padidėjo 13 kartų, ten atsirado tipiniai rudieji adipocitai.

Tada mokslininkai taip pat padidino irazino kiekį specialios genetinės linijos pelėms, kenčiantiems nuo nutukimo ir II tipo diabeto (jų ląstelės blogai reaguoja į insuliną) kraujyje. Irizino kiekis kraujyje padidėjo tris kartus. Tuo pačiu metu deguonies suvartojimas labai padidėjo, o po dešimties dienų svoris šiek tiek sumažėjo, gliukozės koncentracija kraujyje po valgio ir vidutinė insulino koncentracija pastebimai sumažėjo.

Mokslininkai atrado dar vieną nepaprastą rainelės turtą. Jo aminorūgščių seka yra neįprastai konservatyvi (pele ir žmogui, ji paprastai sutampa 100%). Tai reiškia, kad šis baltymas vaidina labai svarbų vaidmenį visiems žinduoliams. Tuo pačiu metu, iš pirmo žvilgsnio, jo veiksmai yra nepaaiškinami. Galų gale, pratimo metu, kai padidėja energijos sąnaudos, ji turi būti išsaugota. Irisinas juos dar labiau padidina! Darbe pasiūlytas galimas paaiškinimas, kad irrizinas tam tikru vaidmeniu atlieka termoreguliaciją.Jei jis išsiskiria raumenų drebulyse, šilumos gamyba sparčiai augs. Taigi, galbūt tai padeda neužšąla. Atsižvelgiant į tai, būtų įdomu palyginti sekrecijos irizina žinduolius iš viso gamtinių teritorijų.

Autoriai pažymi, kad dar daug reikia nuveikti. Pavyzdžiui, būtina nustatyti, kaip ilgiau vartojamas nerija gali turėti įtakos kūno svoriui ir kitiems rodikliams. Taip pat reikia surasti receptorių, per kuriuos iprisinas veikia ląsteles. Vienas ar kitas būdas, šio baltymo terapinis potencialas yra akivaizdus. Tačiau jis netrukus pradės klinikinę praktiką. Šiuo metu – viena išeitis. Ne, net du: paleisti ar plaukti!

Šaltinis: Ponto Boström Bir Wu Pažymėti p JĘDRYCHOWSKI, Anisha Korde Li Jūs, James C. Štai Kyle A. Rasbach, Elisabeth Almer Boström Jang Hyun Choi Jonathanas Z. Ilgas, Shingo Kajimura Maria Cristina Zingaretti, Birgitte F. vind Hua Tu, Saverio Cinti Kurt Højlund Steven p Gygi Bruce M. Spiegelman. PGC1-α priklauso nuo myokine kad diskai rudi-riebalų, kaip plėtoti balta riebalų ir termogenezę // Gamta. Paskelbta 2012 m. Sausio 11 d.

Sergejus Glagolev


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: