Ученые обнаружили, что диета с высоким содержанием жиров приводит к фрагментации митохондрий жировых клеток у мышей на более мелкие и менее эффективные единицы — процесс, контролируемый одним геном. Удалив этот ген, мыши были защищены от увеличения веса, несмотря на то, что придерживались той же диеты с высоким содержанием жиров.
Это исследование предлагает новое понимание метаболических дисфункций при ожирении, открывая путь к потенциальным таргетным методам лечения.
С 1975 года число людей с ожирением почти утроилось, что привело к глобальной эпидемии. Хотя факторы образа жизни, такие как диета и физические упражнения, играют роль в развитии и прогрессировании ожирения, ученые пришли к пониманию, что ожирение также связано с внутренними метаболическими нарушениями.
Теперь исследователи из Медицинской школы Калифорнийского университета (University of California San Diego School of Medicine) в Сан-Диего пролили новый свет на то, как ожирение влияет на наши митохондрии, важнейшие энергопроизводящие структуры наших клеток.
В исследовании, опубликованном в научном журнале Nature Metabolism, ученые обнаружили, что, когда мышей кормили диетой с высоким содержанием жиров, митохондрии внутри их жировых клеток распадались на более мелкие митохондрии с пониженной способностью сжигать жир. Далее исследователи обнаружили, что этот процесс контролируется одним геном. Удалив этот ген у мышей, они смогли защитить их от лишнего веса, даже когда они потребляли ту же диету с высоким содержанием жиров, что и другие мыши.
«Перегрузка калорий из-за переедания может привести к увеличению веса, а также запускает метаболический каскад, который снижает сжигание энергии, что еще больше усугубляет ожирение», — комментирует Алан Салтиел (Alan Saltiel). «Ген, который мы идентифицировали, является важной частью перехода от здорового веса к ожирению».
Ожирение возникает, когда в организме накапливается слишком много жира, который в основном хранится в виде жировой ткани. Жировая ткань обычно обеспечивает важные механические преимущества, смягчая жизненно важные органы и обеспечивая изоляцию. Жировая ткань также выполняет важные метаболические функции, такие как высвобождение гормонов и других клеточных сигнальных молекул, которые дают команду другим тканям сжигать или сохранять энергию.
В случае дисбаланса калорий, такого как ожирение, способность жировых клеток сжигать энергию начинает ухудшаться, что является одной из причин, почему людям с ожирением может быть трудно похудеть. Как начинаются эти метаболические нарушения, является одной из самых больших загадок, связанных с ожирением.
Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи кормили мышей диетой с высоким содержанием жиров и измеряли влияние этой диеты на митохондрии их жировых клеток — структуры внутри клеток, которые помогают сжигать жир. Ученые обнаружили необычное явление. После употребления диеты с высоким содержанием жиров митохондрии в некоторых частях жировой ткани мышей подверглись фрагментации, разделившись на множество более мелких, неэффективных митохондрий, которые сжигали меньше жира.
Помимо открытия этого метаболического эффекта, исследователи также обнаружили, что он обусловлен активностью одной молекулы, называемой RaIA. RaIA выполняет множество функций, в том числе помогает разрушать митохондрии, когда они работают неправильно. Новое исследование предполагает, что когда эта молекула сверхактивна, она мешает нормальному функционированию митохондрий, вызывая метаболические проблемы, связанные с ожирением.
«По сути, хроническая активация RaIA, по-видимому, играет решающую роль в подавлении расхода энергии в жировой ткани при ожирении», — добавляет Салтиэль. «Поняв этот механизм, мы стали на один шаг ближе к разработке таргетной терапии, которая могла бы решить проблему увеличения веса и связанных с ним метаболических дисфункций за счет увеличения сжигания жира».
Удалив ген, связанный с RaIA, исследователи смогли защитить мышей от увеличения веса, вызванного диетой. Углубляясь в биохимию, исследователи обнаружили, что некоторые белки, на которые влияет RaIA у мышей, аналогичны человеческим белкам, которые связаны с ожирением и резистентностью к инсулину, что позволяет предположить, что аналогичные механизмы могут быть причиной ожирения у человека.
«Прямое сравнение между фундаментальными биологическими открытиями, которые мы сделали, и реальными клиническими результатами подчеркивает значимость результатов для людей и предполагает, что мы сможем помочь лечить или предотвращать ожирение, воздействуя на путь RaIA с помощью новых методов лечения», — добавляет Салтиел.«Мы только начинаем понимать сложный метаболизм этого заболевания, но будущие возможности впечатляют».