Naukowcy ze Szpitala Uniwersyteckiego LMU zidentyfikowali nowy mechanizm regulujący wytwarzanie ciepła w mitochondriach.
Specjalne komórki tłuszczowe zwane brązowymi adipocytami pomagają regulować temperaturę ciała, przekształcając bogate w kalorie składniki odżywcze w ciepło. Proces ten pomaga zapobiegać nadmiernemu przyrostowi masy ciała i zaburzeniom metabolicznym.
Międzynarodowy zespół naukowców pod kierownictwem profesora Alexandra Bartelta z Instytutu Profilaktyki Układu Sercowo-Naczyniowego (IPEK) rozszyfrował nowy mechanizm zwiększający oddychanie i aktywność metaboliczną brunatnych komórek tłuszczowych. Naukowcy mają nadzieję, że to odkrycie doprowadzi do nowatorskich podejść wykorzystujących brązowy tłuszcz w leczeniu chorób metabolicznych. Ich wyniki opublikowano niedawno w The Dziennik EMBO.
Brązowe adipocyty atakują zapasy tłuszczu
Aktywacja komórek spalających tłuszcz powoduje utratę wagi. Kiedy jest zimno, brązowe adipocyty czerpią paliwo z tłuszczu zapasowego, ponieważ termogeneza wymaga dużej ilości kalorii. „Ludzie, którzy regularnie trenują swoją brunatną tkankę tłuszczową poprzez ekspozycję na zimno, są szczuplejsi i mniej podatni na rozwój cukrzycy i chorób układu krążenia” – mówi Bartelt.
Brązowe komórki tłuszczowe są szczególnie bogate w mitochondria – elektrownie, w których zachodzi oddychanie komórkowe. Jednak nauka nie rozumie jeszcze w wystarczającym stopniu, w jaki sposób komórki brązowej tkanki tłuszczowej przyspieszają metabolizm, co umożliwiłoby opracowanie nowych terapii.
Zimno stymuluje termogenezę
Molekularną sztuczką brunatnych komórek tłuszczowych jest rozłączenie białka-1, co ułatwia wytwarzanie ciepła zamiast ATP, konwencjonalnego produktu oddychania komórkowego. „Wysoka aktywność metaboliczna komórek brunatnej tkanki tłuszczowej musi również wpływać na produkcję ATP” – mówi Bartelt – „i postawiliśmy hipotezę, że proces ten będzie regulowany przez zimno”.
Wraz z brazylijskimi kolegami z São Paulo naukowcy zidentyfikowali „czynnik hamujący 1”, który zapewnia utrzymanie produkcji ATP zamiast termogenezy. Kiedy temperatura spada, poziom czynnika hamującego 1 spada i może nastąpić termogeneza. Sztucznie podwyższony czynnik hamujący 1 zakłóca aktywację brunatnego tłuszczu na zimno.
Odkrycia te uzyskano w izolowanych mitochondriach, komórkach hodowanych i modelu zwierzęcym. „Chociaż znaleźliśmy ważny element układanki pozwalający zrozumieć termogenezę, zastosowania terapeutyczne są wciąż bardzo odległe” – wyjaśnia dr Henver Brunetta, który przeprowadził badanie. Według autorów większość ludzi zużywa zbyt mało brunatnego tłuszczu i przechodzi on w stan uśpienia.
Wyniki nowych badań wskazują, że istnieją molekularne przełączniki, które umożliwiają lepszą pracę mitochondriów komórek brunatnej tkanki tłuszczowej. Bartelt i jego współpracownicy planują wykorzystać to odkrycie. „W idealnym przypadku, w oparciu o nasze dane, znajdziemy nowe sposoby przywrócenia sprawności mitochondriów w białych komórkach tłuszczowych, ponieważ większość ludzi ma ich mnóstwo, jeśli nie za dużo” – podsumowuje Bartelt.
Odniesienie: „IF1 to regulowany na zimno przełącznik aktywności hydrolitycznej syntazy ATP wspierający termogenezę w brunatnym tłuszczu” Henver S Brunetta, Anna S Jung, Fernando Valdivieso-Rivera, Stepheny C de Campos Zani, Joel Guerra, Vanessa O Furino, Annelise Francisco, Marcelo Berçot, Pedro M. Moraes-Vieira, Susanne Keipert, Martin Jastroch, Laurent O Martinez, Carlos H. Sponton, Roger F. Castilho, Marcelo A Mori i Alexander Bartelt, 16 września 2024 r., Dziennik EMBO.
DOI: 10.1038/s44318-024-00215-0
