Новий регулятор ожиріння виявлений у мух - звіт про інновації
Якщо рівень кальцію в органі зберігання жиру низький, розвиваються жирові мухи (праворуч), які мають значно більший вміст жиру в організмі (на вході: краплі ліпідів зеленим кольором), ніж звичайні особливості.
Фото: Інститут біофізичної хімії Баумбаха/Макса Планка
Як вони з’ясували, концентрація кальцію в органі зберігання жиру у мух відіграє ключову роль. Якщо це було низько, мухи переростали у помітно "великих хаммерів".
Занадто жирний, занадто солодкий і, перш за все, занадто великий - це стосується харчових звичок багатьох людей. Якщо ми мало рухаємось, наш жировий обмін швидко стає незбалансованим.
Результат: добрі 50 мільйонів громадян Німеччини мають надлишкову вагу, близько 20 мільйонів з них навіть страждають ожирінням, згідно з даними недавнього дослідження Берлінського інституту Роберта Коха про стан здоров'я дорослих у Німеччині. Тенденція до ожиріння продовжує зростати у всьому світі: Всесвітня організація охорони здоров’я класифікує ожиріння як найбільш швидкозростаючу проблему здоров’я і вже говорить про глобальну епідемію ожиріння. Постраждалі більше страждають судинними захворюваннями та проблемами суглобів і мають більший ризик таких захворювань, як цукровий діабет 2 типу, високий кров'яний тиск або рак.
Але, незважаючи на дуже подібний спосіб життя, збільшення ваги може надзвичайно різнитися від людини до людини. «Це пов’язано з тим, що, крім способу життя, існує ще й генетична схильність, яка базується на складній взаємодії багатьох генів. Однак поки що ми знаємо лише незначну частину цих генів », - пояснює Рональд Кюнлайн з Інституту біофізичної хімії Макса Планка в Геттінгені (MPIbpc).
Щоб розкрити мережу генів, які підтримують рівномірний обмін ліпідів, фізіолог з розвитку та його команда використовують плодову муху Drosophila melanogaster як модельний організм. "Коли метаболічні процеси збиваються з колії у людей, часто залучаються гени та цілі системи управління, які виконують дуже подібну функцію у плодової мухи", - говорить Кюнлайн.
Подібно до вищих тварин, маленька муха також зберігає жири у вигляді так званих крапель ліпідів у спеціалізованих клітинах для зберігання жиру, які утворюють великий орган накопичення жиру. Під мікроскопом у лабораторії мух Геттінгена ви можете швидко розглянути мух з підвищеним вмістом жиру в організмі, як жирові окуляри поруч із звичайними особами.
З метою виявлення генетичної мережі, що регулює ліпідний обмін комах, команда Кюнлейна провела скринінг понад 7000 мутантів мух, кожен з яких мав специфічний ген в органі зберігання ліпідів, «приглушений». Дослідникам вдалося знайти 77 генів, які призводять до ожиріння або анорексії, якщо є дефект плодової мухи. Раніше про таку функцію не було відомо 58 для цих 77 генів.
Група в межах ідентифікованих генів, яка тісно пов’язана з метаболізмом кальцію в органі накопичення жиру, призвела дослідників до абсолютно нового механізму регулювання. Кальцій є важливою речовиною, що передає інформацію для численних процесів спілкування в живих клітинах. Як тепер з'ясували вчені, він також регулює, перетворюються мухи в нежирні або жирні зразки.
Але як кальцій пов’язаний з ожирінням? Фізіологи з розвитку Геттінгена вже дуже добре розуміють деякі основні механізми, як пояснює Єнс Баумбах, член команди Кюнлейна. «Збільшення кількості речовини-мессенджера кальцію в клітинах, що зберігають жир, регулюється білком, який називається STIM (для молекули стромальної взаємодії). Якщо STIM вимкнено, рівень кальцію в клітинах жиру для зберігання жиру мухи падає ". Як з'ясували вчені, внаслідок низького рівня кальцію в мозку мухи виробляється стимулятор підвищеного апетиту - так званий короткий нейропептид F (sNPF). Як результат, мухи відчувають справжній ненажерливий голод і з’їдають удвічі більше, ніж звичайні особи, що страждають.
Однак в даний час дослідники все ще в темряві щодо того, який сигнал опосередковує зв'язок між органом, що зберігає жир, і мозком. Подальша робота групи тепер покаже сигнальний шлях, по якому статус запасу жиру в організмі передається в мозок мухи, і як кальцій впливає на це спілкування. Багато компонентів метаболізму кальцію також виявлено у людини. "Подальші дослідження тепер мають з'ясувати, чи опосередкований кальцієм регуляторний механізм аналогічно контролює бути товстим і тонким у людей", - говорить Кюнлайн, дивлячись у майбутнє. Якщо так, це потенційно може відкрити нові підходи до лікування метаболічних розладів ліпідів.
Оригінальна публікація
Йенс Баумбах, Петра Хаммель, Іріс Бікмайер, Катажина М. Ковальчик, Мартіна Франк, Костянтин Норр, Аня Хільдебрандт, Дітмар Рідель, Герберт Єкл, Рональд П. Кюнляйн: