Ученые обнаружили неожиданный способ преобразования бурым жиром энергии в тепло
Когда мы подвергаемся воздействию холода или делаем физические упражнения, небольшие скопления клеток бурой жировой ткани в наших телах начинают сжигать энергию. С 2009 года, когда ученые обнаружили, что эта полезная форма жира может быть активной у взрослых, они стремятся увеличить выделение тепла этими клетками для лечения ожирения, диабета и других метаболических состояний.
Исследователи из лаборатории Ю-Хуа Ценга, доктора философии, старшего исследователя в Секции интегративной физиологии и метаболизма Диабетического центра Джослина (США), обнаружили неожиданный биологический путь преобразования энергии в тепло клетками бурой жировой ткани.
«Исследования на мышах показали, что активация этого пути в предшественниках бурых или белых жировых клеток повышает их способность к выделению тепла, не вызывая накопления в них жира», – говорит доктор наук Фарназ Шамси, сотрудник лаборатории Ю-Хуа Ценга и ведущий автор статьи, опубликованной в журнале Nature Communications.
Ранее исследователи обнаружили, что определенные биологические сигналы, которые стимулируют выработку бурых жировых клеток, также могут создавать бесполезные белые жировые клетки, что составляет одну из трудностей задачи повышения активности бурой жировой ткани. Однако полученные данные свидетельствуют о том, что путь, обнаруженный командой ученых из Диабетического центра Джослина, может предложить решение этой проблемы.
Исследование началось с белка под названием UCP1, который находится в митохондриях – электростанциях клетки. Известно, что UCP1 является важнейшим компонентом активации бурых жировых клеток, объясняет Ю-Хуа Ценг.
Ее команда провела скрининг более 5 000 белков млекопитающих, чтобы определить факторы, повышающие выработку UCP1 в клетках-предшественниках бурого жира. Скрининг выявил два белка, носящие названия FGF6 и FGF9 и являющиеся членами семейства белков «фактор роста фибробластов», которые могут помочь регулировать разнообразные биологические процессы, включая развитие и рост клеток.
Затем исследователи попытались увеличить уровни двух белков и, таким образом, усилить выработку UCP1 в незрелых клетках бурого жира мышей. Ученые ожидали, что эти клетки начнут накапливать жиры и другие липиды и превращаться в зрелые бурые жировые клетки, но к их удивлению, этого не произошло.
«Стремясь раскрыть причины этого неожиданного результата, мы постепенно обнаруживали молекулярные события, происходящие одно за другим, которые в конечном итоге приводят к выработке UCP1 в жировых клетках, – рассказывает Шамси. – Этот новый путь полностью отличается от того, что исследователи в нашей области считают механизмом индукции UCP1 в этих клетках».
Фарназ Шамси, Ю-Хуа Ценг и их коллеги увидели, что два белка FGF оказывают сходное влияние на выработку UCP1, но обусловлены различным воздействием на мышей. FGF9 стимулируется холодом, в то время как FGF6 – физической активностью.
Когда ученые продолжали анализировать образцы жировых тканей человека, они также обнаружили, что этот путь работает. В полученных ими результатах уровни FGF9 и FGFR3 (рецепторный белок, который активируют и FGF9, и FGF6) были связаны с более высокими уровнями UCP1 в буром и белом жире человека. Еще более поразительным было то, что экспрессия FGFR3 в белом жире человека отрицательно соотносится с индексом массы тела человека (показатель ожирения) и резистентностью к инсулину (состояние, которое может предшествовать диабету II типа).
«Это говорит о том, что если мы сумеем активировать этот путь, то потенциально сможем помочь людям с ожирением, диабетом и связанными с ними метаболическими заболеваниями», – отмечает Ю-Хуа Ценг.
Команда ученых лаборатории Ю-Хуа Ценга работает над синтезом версии белка FGF, которая должна быть оптимизирована для большей эффективности и более легкой доставки. Поскольку были прослежены механизмы, работающие на этом пути, в конечном итоге также возможно разработать лекарства, которые повышают выработку UCP1.
«С учетом того, что ожирение становится эпидемией, мы надеемся, что наше исследование бурой жировой ткани сможет помочь таким пациентам, – подытоживает Ю-Хуа Ценг. – Благодаря коллективным усилиям многих лабораторий по всему миру мы приближаемся к этой цели».
Мнение специалиста