Нов регулатор на затлъстяването открит при мухите - Доклад за иновациите
Ако нивото на калций в органа за съхранение на мазнини е ниско, се развиват мастни мухи (вдясно), които имат значително по-високо съдържание на телесни мазнини (входящи: липидни капчици в зелено) от нормалните особености.
Снимка: Институт по биофизична химия Баумбах/Макс Планк
Както установиха, концентрацията на калций в органа за съхранение на мазнини на мухите играе ключова роля. Ако това беше ниско, мухите се развиха във видимо "големи хамъри".
Твърде дебел, прекалено сладък и най-вече твърде много - това се отнася за хранителните навици на много хора. Ако не се движим много, метаболизмът ни на мазнини бързо става дисбалансиран.
Резултатът: добри 50 милиона германски граждани са с наднормено тегло, около 20 милиона от тях дори страдат от затлъстяване, показват данните от скорошно проучване на Берлинския институт Роберт Кох за здравето на възрастните в Германия. Тенденцията към затлъстяване продължава да нараства в световен мащаб: Световната здравна организация класифицира затлъстяването като най-бързо нарастващия здравен проблем и вече говори за глобална епидемия от затлъстяване. Засегнатите страдат повече от съдови заболявания и ставни проблеми и имат по-висок риск от заболявания като захарен диабет тип 2, високо кръвно налягане или рак.
Но въпреки много сходния начин на живот, наддаването на тегло може да варира значително от човек на човек. „Това е така, защото в допълнение към начина на живот има и генетично предразположение, което се основава на сложното взаимодействие на много гени. Засега обаче познаваме само малка част от тези гени “, обяснява Роналд Кюнлайн от Института по биофизична химия на Макс Планк в Гьотинген (MPIbpc).
За да разкрие мрежата от гени, които поддържат баланса на липидния метаболизъм, физиологът по развитието и неговият екип използват плодовата муха Drosophila melanogaster като моделен организъм. „Когато метаболитните процеси дерайлират при хората, често участват гени и цели системи за контрол, които поемат много подобна функция при плодовата муха“, казва Кюнлайн.
Подобно на висшите животни, малката муха също съхранява мазнини под формата на така наречените липидни капчици в специализирани клетки за съхранение на мазнини, които образуват обширен орган за съхранение на мазнини. Под микроскопа в лабораторията за мухи в Гьотинген можете бързо да забележите мухите с по-високи телесни мазнини от нормалните специалисти.
За да идентифицира генетичната мрежа, която регулира липидния метаболизъм на насекомите, екипът на Kühnlein проверява над 7000 мутантни мухи, всеки от които има специфичен ген в липидния орган за съхранение "заглушен". Изследователите са успели да открият 77 гена, които водят до затлъстяване или анорексия, ако има дефект в плодовата муха. Подобна функция преди това не е била известна за 58 от тези 77 гена.
Група в рамките на идентифицираните гени, която е тясно свързана с метаболизма на калция в органа за съхранение на мазнини, доведе изследователите до напълно нов регулаторен механизъм. Калцият е важно пратено вещество за множество комуникационни процеси в живите клетки. Както учените вече са установили, той също така регулира дали мухите се превръщат в постни или тлъсти екземпляри.
Но как калцият е свързан със затлъстяването? Физиолозите от развитието на Гьотинген вече разбират много добре някои от основните механизми, както обяснява Йенс Баумбах, член на екипа на Кюнлайн. „Увеличението на пратеника на калций в клетките за съхранение на мазнини се регулира от протеин, наречен STIM (за молекула на стромално взаимодействие). Ако STIM бъде изключен, нивото на калций в клетките за съхранение на мазнини на мухата спада. “Както установиха учените, в резултат на ниското ниво на калций в мозъка на мухата се произвежда повишен апетитен стимулатор - така нареченият къс невропептид F (sNPF). В резултат на това мухите развиват истински ненаситен глад и ядат два пъти повече от нормалните специалисти.
В момента обаче изследователите все още не са наясно кой сигнал сигнализира за комуникацията между органа за съхранение на мазнини и мозъка. По-нататъшната работа на групата сега трябва да покаже пътя на сигнала, по който състоянието на запаса от телесни мазнини се предава в мозъка на мухата и как калцият влияе върху тази комуникация. Много компоненти на метаболизма на калция са открити и при хората. "По-нататъшните разследвания сега трябва да изяснят дали медиираният от калций регулаторен механизъм контролира да бъде дебел и тънък при хората по подобен начин", казва Кюнлайн, гледайки към бъдещето. Ако е така, това може потенциално да отвори нови подходи за лечение на липидните метаболитни нарушения.
Оригинална публикация
Jens Baumbach, Petra Hummel, Iris Bickmeyer, Katarzyna M. Kowalczyk, Martina Frank, Konstantin Knorr, Anja Hildebrandt, Dietmar Riedel, Herbert Jäckle, Ronald P. Kühnlein: