Последние данные науки.
Замедление метаболизма и снижение выносливости скелетных мышц обычно наблюдается у людей с ожирением, но лежащий в основе этих явлений механизм до сих пор непонятен.
Исследовательская группа под руководством доктора Чи Бан Чана, доцента Школы биологических наук факультета естественных наук Гонконгского университета (HKU) открыла, каким образом ожирение ставит под угрозу функцию скелетных мышц, она же предложила возможные методы противодействия этому процессу.
Результаты исследования были опубликованы в ведущем мировом научном журнале Autophagy.
Ожирение - это следствие нарушения обмена веществ, которое в современном обществе встречается все чаще и чаще. С 1970-х годов число людей с ожирением в мире утроилось и в 2016 году достигло 650 миллионов (около 13% от общей численности населения планеты).
Широко известно, что ожирение оказывает пагубное влияние на многие органы человека и порождает многочисленные хронические заболевания, такие как диабет, гипертония, ожирение печени и атеросклероз.
Обмен жиров в скелетных мышцах людей с ожирением протекает медленнее, чем у здоровых людей, что по мнению ученых является следствием аномалий в работе митохондрий (это клеточные электростанции, преобразующие питательные вещества в биологическую энергию), однако как именно ожирение снижает активность митохондрий, неизвестно.
Чтобы изучить функциональное влияние ожирения на скелетные мышцы, команда доктора Чана создала специальную модель мышей с ожирением, удалив ген нейротрофического фактора головного мозга (BDNF) исключительно в их скелетных мышцах.
Изначально BDNF был определен в качестве важного фактора роста для обеспечения выживания и активности нейронов. Недавние исследования показали, что, кроме того, BDNF является белком, высвобождаемым мышцами (то есть миокином), но его физиологическое значение оставалось неизвестным.
Команда доктора Чана впервые обнаружила, что ожирение уменьшает количество BDNF в скелетных мышцах мышей.
Также учёные заметили, что мыши без BDNF в мышцах, называемые «MBKO» (Muscle-specific BDNF Knockout), набирали больше веса и получали более тяжелую инсулинорезистентность, когда сидели на высокожирной диете.
Кроме того, исследовательская группа обнаружила, что мыши MBKO расходуют меньше энергии, чем их сородичи из контрольной группы.
Используя ряд биохимических, гистологических, метаболических и молекулярных анализов, группа исследователей продемонстрировала, что митохондрии в мышцах мышей MBKO утрачивают способность к восстановлению, что приводит к накоплению в тканях поврежденных митохондрий.
Как следствие, липидный обмен в мышцах мышей MBKO замедлен, в результате чего накопление большего количества липидов влияет на чувствительность к инсулину.
«Очевидно, что мышечный BDNF является белком, контролирующим вес за счет увеличения расхода энергии и поддержания чувствительности к инсулину», - сказал доктор Чан.
«BDNF долгое время считался пептидом, присутствующим только в головном мозге, а его важность в периферических тканях недооценивалась. Наше исследование расширяет познания в этой области, и надеюсь, что с помощью наших мышей MBKO мы сможем раскрыть больше функций этого миокина».
В дополнение к исследованиям на животных команда доктора Чана использовала модели культивированных клеток, чтобы точно определить молекулярный механизм нарушения митохондриального обмена в мышечных клетках с дефицитом BDNF.
Они обнаружили, что секретируемый мышцами BDNF использует AMPK-активированную протеинкиназу, хорошо известный энергетический сенсор в клетках, чтобы запустить в скелетных мышцах процесс Parkin / PINK1 для индукции митофагии: строго регулируемого механизма рециркуляции материалов в клетках в ответ на различные проблемы.
Чтобы найти терапевтическое применение полученным результатам, группа исследователей проверила, сможет ли восстановление работы BDNF в мышцах исправить митохондриальные повреждения, вызванные ожирением.
Эксперимент заключался в следующем: исследователи кормили мышей с ожирением 7,8-дигидроксифлавоном, естественным биодоступным растительным миметиком BDNF (он обнаружен в листьях Godmania aesculifolia, растения в Южной Америке), который в настоящее время используется в клинических испытаниях средств от болезни Альцгеймера, и обнаружили, что вызванная ожирением митохондриальная дисфункция продемонстрировала некоторое улучшение.
Вместе с предыдущими выводами о том, что 7,8-DHF является эффективным средством снижения веса тела и улучшения чувствительности к инсулину у мышей с ожирением (Chem Biol 2015 22: 355-369; Metabolism 2018 87: 113-122), работа доктора Чана освещает еще один аспект пагубной природы ожирения и предполагает, что любой усилитель передачи сигналов BDNF, например, такой как 7,8-DHF, может стать действенным средством лечения ожирения у людей.