Все мы знакомы с белым жиром – возможно, слишком знакомы. Белый жир – это то, что набухает вокруг нашей талии и бедер, результат слишком мало физических упражнений и слишком много фастфуда. Сегодня, когда более одной трети взрослых американцев и 17 процентов детей страдают ожирением, по данным Центров по контролю и профилактике заболеваний, ученые ищут новые способы лечения ожирения. Одна надежда проистекает из удивительного места: бурого жира, который во многих смыслах является альтер-эго белого человека.
Бурый жир сжигает глюкозу и липиды, создавая тепло, и работает другими способами, чтобы противостоять ожирению, воспалениям и их пагубным последствиям. В течение многих лет ученые считали, что бурый жир существует только у мелких млекопитающих и новорожденных людей, которым нужна помощь, чтобы согреться. Затем, в 2009 году, ученые обнаружили бурый жир у взрослых людей, и внезапно он стал одной из самых горячих тем в исследованиях метаболизма.
С тех пор ученые нашли несколько способов добиться роста коричневого или коричневого цвета "коричневый" жир у мышей. Актуальные вопросы сегодня: как лучше всего стимулировать рост бурого жира или, что еще лучше, превратить плохой белый жир в коричневый?? И есть ли способ превратить эту фундаментальную науку в лекарство для людей?? Если так, то это был бы биологический эквивалент превращения свинца в золото.
Теперь команда биохимиков Бостонского университета во главе со Стивеном Фармером, профессором биохимии Медицинской школы БУ и докторантом Хонг Вангом, предлагает последние новости об алхимии бурого жира. В работе, опубликованной 13 декабря 2016 г. в журнале Cell Metabolism, исследователи показывают, что лечение мышей экспериментальным химиотерапевтическим препаратом Росковитин (также известным как Seliciclib или CYC202) приводит к образованию участков коричневого жира в белках, одновременно увеличивая расход энергии у мышей и улучшая их состояние. их метаболизм. Группа также разработала новый способ отделения бурых жировых клеток от белых и секвенирования генов этих клеток. Их работа раскрыла три генетически различных формы бурого жира, которые они называют "классический коричневый," "бежевый," а также "Brite," все из которых, кажется, возникают разными путями. Работа важна, потому что она предлагает несколько путей и методов, с помощью которых можно стимулировать рост бурого жира.
"Это провокационное исследование, которое действительно показывает, что коричневый и бежевый жир являются мишенями для лекарств, в значимой физиологической форме," говорит Брюс Шпигельман, профессор биологии рака Гарвардской медицинской школы и ведущий специалист в области регуляции и дифференцировки жировых клеток. "Вопрос о том, следует ли использовать Росковитин, все еще остается открытым; это токсичный препарат, но это исследование показывает, что наркотики можно использовать."
Белый жир выглядит белым, потому что он полон молекул, называемых липидами, обычно конденсированных в одну большую каплю, которую организм использует для длительного хранения энергии. В коричневом жире тоже есть липиды, но они разбиты на множество капель, которые клетка постоянно сжигает в качестве топлива. Коричневый жир выглядит коричневым, потому что он наполнен митохондриями, электростанциями в форме бобов, вырабатывающими АТФ, которые часто называют энергетической валютой наших клеток. Митохондрии, обнаруженные в буром жире, представляют собой необычную партию, содержащую особую молекулу, называемую "разобщающий белок," что позволяет митохондриям ослабить некоторые из своих функций по выработке АТФ в пользу генерации тепла. Присутствие этого разобщающего белка, наряду с дополнительными митохондриями и множеством липидных капель, является отличительной чертой бурого жира.
Ученые уже знали о двух способах вызвать рост бурых жировых клеток у мышей: с помощью лекарства от диабета под названием Avandia, или путем воздействия холода, или лекарства, которое имитирует реакцию организма на холод. У людей Avandia делает белый жир более здоровым, вырабатывая больше полезных гормонов и уменьшая воспаление. У мышей ученые также обнаружили, что препарат стимулирует рост пятен бурого жира в белке, этот процесс называется "бежевый." Но есть побочные эффекты: Avandia может вызывать парадоксальным образом увеличение веса и проблемы с сердцем у некоторых пациентов.
"Идеально было бы иметь препарат, который делает все то хорошее, что делает Avandia, без побочных эффектов," говорит Фармер, старший автор исследования клеточного метаболизма. "Сейчас большое количество исследований сосредоточено на том, что такое «бежевый» жир, как он функционирует и как мы можем его активировать."
Для своего текущего исследования группа Фармера вырастила две группы мышей, кормя их либо обычной диетой, либо высококалорийной диетой с высоким содержанием жиров, чтобы вызвать ожирение. Далее мышей разделили на группы, получавшие Avandia, ничего, препарат под названием CL-316,243, который имитирует реакцию организма на холод, или экспериментальный химиотерапевтический препарат Росковитин. Через восемь недель они обнаружили, что только Росковитин дает положительные эффекты, такие как снижение уровня глюкозы в крови, меньшая прибавка в весе и увеличение количества белого жира, без отрицательных эффектов, таких как жировые отложения в печени.
Далее последовал генетический анализ. Группа использовала специальных трансгенных мышей для эксперимента, в котором их белые жировые клетки флуоресцировали красный цвет, а коричневые жировые клетки – зеленый цвет. Это цветовое кодирование жировых клеток позволило команде отделить коричневые и белые клетки, а затем проанализировать их гены. Исследователи обнаружили четыре очень разных генетических паттерна: один для белых жировых клеток, один для классических коричневых клеток, один для коричневых или холодных коричневых клеток "бежевый" клеток, и один для коричневого или коричневого цвета, индуцированного авандией или росковитином "Brite" клетки. Пока не ясно, действительно ли клетки имеют различное происхождение или просто разные генные программы активируются разными лекарствами. Паттерны включали несколько генов, о которых ранее не было известно, что они связаны с жиром.
Еще слишком рано говорить, приведет ли эта работа к новым методам лечения ожирения у людей. Но Росковитин, уже проходящий 2-ю фазу клинических испытаний некоторых видов рака, дает некоторую надежду. "У этого препарата большой потенциал," говорит Фермер.