Превращение белого жира в бурый: Новый способ бороться с ожирением?

Когда температура снижается, взрослые начинают дрожать, чтобы согреться. Дети, кстати, рождаются без этого умения - дрожать, а из-за того, что отношение размера головы к туловищу у них больше, они быстрее теряют тепло, чем взрослые. Но у них есть защита от холода - в форме коричневой адипозной ткани, известной также как бурый жир. В отличие от белого жира, бурый производит тепло и покрывает спинки новорожденных, согревая их.

Тогда как белые жировые клетки хранят лишние калории в форме больших жировых капель, что делает нас толстыми, бурые жировые клетки содержат капли меньшего размера, которые усваивают глюкозу и жир, а не хранят их. В этих клетках больше митохондрий, которые содержат железо, что и придает ткани красно-коричневый цвет. Есть в этих митохондриях и уникальный компонент - протеин 1, термогенин.

Окислительное фосфорилирование, которое происходит во всех митохондриях, производит протонный градиент, который приводит к производству энергии в форме АТФ. Но в присутствии протеина-1 протонный градиент сокращается - протоны, вытолкнутые из митохондриального пространства, способны вернуться в митохондриальную матрицу, приводя к меньшему производству АТФ, и энергия из субстратного окисления превращается в тепло.

Около 5% общей массы тела ребенка состоит из бурого жира, и до недавнего времени считалось, что запасы бурого жира исчезают с возрастом. Однако в 2009-м году было обнаружено, что у взрослых все равно имеется небольшой, но физиологически значимый запас бурого жира в плечах и шее. Количество бурого жира может варьироваться: у пожилых людей меньше бурого жира, чем у молодых, и часто у людей с лишним весом его нет вообще, его количество коррелирует с индексом массы тела.

У мышей было идентифицировано 2 типа бурого жира: конститутивный (имеющийся с рождения) и "обуревший" белый жир - так бывает, когда запасы бурого жира не помогают удерживать нормальную температуру тела). Бурый жир защищает мышей от лишнего веса, когда они переедают, и мыши с большим количеством бурого жира обычно "стройнее" и здоровее.

В качестве "драйверов" производства бурой жироовй ткани было найдено несколько ключевых генов - мы говорим о людях. Коричневые жировые клетки появляются из взаимодействия двух белков, PRDM16 и C/EBP-beta (6). Вместе эти белки формируют транскрипционный комплекс, и у этого комплекса есть возможность преобразовать клетки в клетки бурого жира. Однако чтобы это сделать, белок PRDM16 должен вступить во взаимодействие с энзимным гистон-лизином под названием EHMT1.

EMHT1 необходим в определении "судьбы" коричневых жировых клеток. Изначально EHTM1 считался гистоновой метилтрансферазой, но у него есть и другие цели преобразования помимо гистонов. Функции EHTM1 - запустить комплекс белков PRDM16-C/EBP-b, и без этого двигателя клетки бурого жира не возникнут. Характеристики клеток бурого жира неизвестны.

Исследования мышей, в которых мышиный ген EHMT1 был специально удален из бурых клеток (если удалить этот ген из всего тела, наступит летальный исход), показали, что такие мыши набрали больше веса, чем нормальные, притом на абсолютно одинаковой диете. Еще эти мыши показали более высокий уровень сахара в крови, устойчивость к инсулину, увеличенное количество жира в печени - все характеристики диабета и метаболических нарушений.

Пациенты с синдромом Клифстра, у которых происходит микроделеция гена EHMT1 и это влияет на 20 других генов, наблюдается лишний вес в 40-50% случаев. Это первый пример того, что влияние на гены ведет к изменению количества бурого жира и ведет к ожирению.

Будущие исследования EHMT1 покажут, можно ли его искусственно активировать и увеличить производство бурого жира, чтобы изобрести новый способ лечения ожирения. Современная медицина и ее раздел о лечении ожирения ограничены подавлением аппетита или ограничением усвоения жиров, но незначительные результаты и побочные эффекты ведут к тому, что новый способ лечения ожирения просто необходим.

 

Источники:

1.
Fedorenko A., Lishko P.V., Kirichok Y. Mechanism of fatty-acid-dependent UCP1 uncoupling in brown fat mitochondria. Cell. 2012;151(2):400–13. [PMC free article] [PubMed]
2.
Cypess A.M., Lehman S., Williams G., Tal I., et al. Identification and importance of brown adipose tissue in adult humans. The New England journal of medicine. 2009;360(15):1509–17. [PMC free article] [PubMed]
3.
van Marken Lichtenbelt W.D., Vanhommerig J.W., Smulders N.M., Drossaerts J.M., et al. Cold-activated brown adipose tissue in healthy men. The New England journal of medicine. 2009;360(15):1500–8. [PubMed]
4.
Virtanen K.A., Lidell M.E., Orava J., Heglind M., et al. Functional brown adipose tissue in healthy adults. The New England journal of medicine. 2009;360(15):1518–25. [PubMed]
5.
Schulz T.J., Huang P., Huang T.L., Xue R., et al. Brown-fat paucity due to impaired BMP signalling induces compensatory browning of white fat. Nature. 2013;495(7441):379–83. [PMC free article] [PubMed]
6.
Kajimura S., Seale P., Kubota K., Lunsford E., Frangioni J.V., Gygi S.P., Spiegelman B.M. Initiation of myoblast to brown fat switch by a PRDM16-C/EBP-beta transcriptional complex. Nature. 2009;460(7259):1154–8. [PMC free article] [PubMed]
7.
Ohno H., Shinoda K., Ohyama K., Sharp L.Z., Kajimura S. EHMT1 controls brown adipose cell fate and thermogenesis through the PRDM16 complex. Nature. 2013;504(7478):163–7. [PMC free article] [PubMed]
8.
Willemsen, M.H., A.T. Vulto-van Silfhout, W.M. Nillesen, W.M. Wissink-Lindhout, et al., Update on Kleefstra Syndrome. Molecular syndromology, 2012. 2(3-5): p. 202-212. [PMC free article] [PubMed]
9.
Kleefstra T., van Zelst-Stams W.A., Nillesen W.M., Cormier-Daire V., et al. Further clinical and molecular delineation of the 9q subtelomeric deletion syndrome supports a major contribution of EHMT1 haploinsufficiency to the core phenotype. Journal of medical genetics. 2009;46(9):598–606. [PubMed]

Рекомендуем к прочтению: