Ген, използван за регулиране на телесната топлина и съхранението на мазнини - здравна индустрия BW
Основна навигация
Балансът между генериране на топлина и съхранение на енергия се регулира в организма от гена THADA, както показват изследователите от Хайделберг. При експерименти с животни изключването на гена води до прекомерен прием на храна, затлъстяване и чувствителност към студ. Тъй като хората се разпространяват в различни климатични зони, THADA е изложен на висок селективен натиск чрез еволюционна адаптация, което може да обясни защо предразположението към затлъстяване е особено широко разпространено в топлите страни.
Затлъстяването е сложно хронично заболяване, при което приемането на храна и консумацията на енергия от организма са извън ума. Според Световната здравна организация (2015) над 700 милиона души са засегнати по целия свят. Здравните и икономическите разходи са гигантски - особено поради усложненията, свързани със затлъстяването, като диабет тип 2 и сърдечно-съдови заболявания. Храната и начинът на живот са несъмнено важни фактори за разпространението на затлъстяването по целия свят - известният австралийски диабетолог Пол Зимет саркастично е въвел термина „кокалонизация“ за вече популярната в световен мащаб диета за бързо хранене и содена захар. Въпреки това, изследвания на близнаци и епидемиологични изследвания при много народи показват, че податливостта към затлъстяване също е генетично обусловена до голяма степен. Например тихоокеанските островитяни, австралийските аборигени и американските индианци са по-затлъстели от хората с европейски или източноазиатски произход; за разлика от това, рядко се среща при коренното население на Сибир или Гренландия.
Плодовите мухи като модел за затлъстяване
Устойчивостта на затлъстяване сред човешките популации в студен климат за разлика от повишената податливост в топлите страни се обяснява според обща теория като еволюционна адаптация към климата: Високата консумация на енергия е предимство срещу студа; тя е необходима за генериране на телесна топлина (виж статията "От бяло кафяво и кафяво-бяла мазнина"). От друга страна, намаленият метаболизъм и по този начин по-ниското производство на топлина представляват адаптация към топлата среда; след това излишната енергия се съхранява под формата на мазнини. „Ако случаят е такъв“, казва проф. Д-р. Аурелио Телеман от Германския център за изследване на рака (DKFZ) в Хайделберг, „трябва да има гени, които контролират баланса между производството на топлина и съхранението на мазнини. И тези гени трябва да се различават при различните хора - в зависимост от географската ширина. "
Сега Телеман и неговите колеги са идентифицирали ген, наречен THADA, който регулира баланса между телесната топлина и отлагането на мазнини. Учените от Хайделберг са използвали плодовата муха като модел на организъм. Ако нокаутирате този ген при мухите, животните слагат много мазнини, ядат повече и в същото време са по-чувствителни към студа от обикновените мухи. „Така че мазнините не ги изолират и успяхме да докажем, че всъщност произвеждат по-малко топлина“, съобщи Александра Морару, първият автор на изследването, публикувано в списанието „Developmental Cell“. Както показаха изследователите, протеинът, кодиран от THADA, регулира енергийния метаболизъм чрез калциевия сигнален път в клетките, като атакува мембранния ензим SERCA (сарко/ER Ca 2+ ATPase), чрез който калциевите йони от цитозола в цистерните на ендоплазмения ретикулум. При нокаутиращите мухи THADA активността на калциевата помпа се увеличава драстично. Чрез експериментално регулиране на калциевата помпа загубата на THADA се компенсира и мухите се предпазват от затлъстяване.
THADA при хората
Телеман и неговият екип също успяха да покажат, че генът THADA при хората очевидно има същите функции като тази на плодовата муха. При нокаутираните мухи THADA затлъстяването, причинено от отказ на гена, може да бъде компенсирано чрез експресиране на човешкия ген THADA. Когато THADA беше изключен в HeLa клетки (човешки туморни клетки в клетъчна култура), нивото на калций в ендоплазмения ретикулум се увеличи - както при мухата.
Генът THADA („свързан аденом на щитовидната жлеза“) е открит за първи път при хора през 2003 г. при доброкачествени разширения на щитовидната жлеза (което играе решаваща роля в регулирането на енергийния метаболизъм и нивата на калций в организма). В генетичните изследвания това е свързано с повишен риск от развитие на диабет тип 2, което се потвърждава от новите открития за неговата функция. Според анализи на ДНК последователността на хора от различен произход, местоположението на гена THADA върху хромозома 2 е една от областите на целия геном, която е модифицирана най-много от SNP („единични нуклеотидни полиморфизми“).
Сравнението с генома на неандерталеца, който оттогава е секвениран, показва, че THADA е един от гените, които са натрупали най-много разлики в еволюцията на съвременните хора. От това може да се заключи, че след разделянето на Homo sapiens и неандерталците, нашият най-близък роднина, THADA продължава да бъде изложен на силен селективен натиск, който продължава с разпространението на съвременните хора по целия свят. Хората от различен климат се различават особено силно в този ген. Предразположението към патологично затлъстяване е широко разпространено в топлите страни и промените в гена THADA предлагат убедително молекулярно генетично обяснение за връзката между адаптацията към климата и затлъстяването. Тъй като метаболизмът, намален от THADA, може да помогне да се избегне прегряване на тялото. В комбинация с модерната ни диета обаче, тази намалена консумация на енергия бързо води до затлъстяване.
THADA и рак
Затлъстяването не само увеличава риска от диабет тип 2 и сърдечно-съдови заболявания, но също така представлява важен рисков фактор за много ракови заболявания.Вероятна роля на THADA при рака също е на обсъждане. Учени от Питсбъргското медицинско училище, САЩ, наскоро съобщиха за специфични промени в гена THADA при рак на щитовидната жлеза (което не е толкова изненадващо, като се има предвид първото описание на THADA при аденомите на щитовидната жлеза). Дефектите в гена THADA също са свързани с остра левкемия, рак на простатата и дебелото черво. По думите на Телеман обаче все още не е възможно да се каже „дали тази асоциация се дължи на влиянието върху THADA върху енергийния метаболизъм или е свързана с неизвестна досега функция на гена.“ Възможно е THADA да не е само молекулярната връзка между Транспорт на калций, метаболизъм на мазнините и телесна топлина, но също така и отправна точка за бъдещи медицински интервенции при рак.