Oamenii de știință din Berkeley Lab afirmă că rezultatele ar putea oferi o nouă țintă pentru cercetarea obezității

Un nou studiu arde în continuare reputația cuprului ca nutrient esențial pentru fiziologia umană. O echipă de cercetători condusă de un om de știință de la Laboratorul Național Lawrence Berkeley al Departamentului Energiei (Laboratorul Berkeley) și de la UC Berkeley a descoperit că cuprul joacă un rol cheie în metabolizarea grăsimilor.

esențial

Chris Chang și studentul absolvent UC Berkeley, Sumin Lee, efectuează experimente pentru a găsi proteine ​​care se leagă de cupru și care pot influența depozitarea și arderea grăsimilor. (Credit: Peg Skorpinski/UC Berkeley)

Apreciat de mult ca metal maleabil și conductiv folosit în vase, electronice, bijuterii și instalații sanitare, cuprul a câștigat o atenție tot mai mare în ultimul deceniu pentru rolul său în anumite funcții biologice. S-a știut că cuprul este necesar pentru a forma globule roșii, pentru a absorbi fierul, pentru a dezvolta țesut conjunctiv și pentru a sprijini sistemul imunitar.

Noile descoperiri, care vor apărea în ediția din iulie a Nature Chemical Biology, dar publicate online astăzi, stabilește pentru prima dată rolul cuprului în metabolismul grăsimilor.

Echipa de cercetători a fost condusă de Chris Chang, un om de știință al Facultății de Științe Chimice din Berkeley Lab, un profesor de chimie al UC Berkeley și un investigator al Institutului Medical Howard Hughes. Co-autorii principali ai studiului sunt Lakshmi Krishnamoorthy și Joseph Cotruvo Jr, ambii cercetători postdoctorali UC Berkeley în chimie cu afiliații la Berkeley Lab.

„Am descoperit că cuprul este esențial pentru descompunerea celulelor adipoase, astfel încât acestea să poată fi utilizate pentru energie”, a spus Chang. „Acționează ca un organism de reglementare. Cu cât este mai mult cupru, cu atât se descompune mai mult grăsimea. Credem că ar merita să studiem dacă o deficiență a acestui nutrient ar putea fi legată de obezitate și de boli legate de obezitate. ”

Cupru dietetic

Chang a spus că cuprul ar putea juca un rol în refacerea unui mod natural de a arde grăsimile. Nutrientul este abundent în alimente precum stridii și alte crustacee, verdeață cu frunze, ciuperci, semințe, nuci și fasole.

Potrivit Comitetului pentru Alimentație și Nutriție al Institutului de Medicină, necesarul mediu estimat de adult pentru cupru este de aproximativ 700 micrograme pe zi.

„Cuprul nu este un lucru pe care corpul îl poate produce, așa că trebuie să îl obținem prin dieta noastră”, a spus Chang. „Cu toate acestea, dieta tipică americană nu include multe legume cu frunze verzi. Dietele asiatice, de exemplu, au mai multe alimente bogate în cupru. ”

Dar Chang avertizează împotriva ingerării suplimentelor de cupru ca urmare a acestor rezultate ale studiului. Prea mult cupru poate duce la dezechilibre cu alte minerale esențiale, inclusiv zincul.

Cuprul ca „frână pe frână”

Cercetătorii au făcut legătura cupru-grăsime folosind șoareci cu o mutație genetică care determină acumularea de cupru în ficat. În special, acești șoareci au depozite de grăsime mai mari decât media în comparație cu șoarecii normali.

O sondă fluorescentă creează o hartă de căldură a cuprului în celulele grase albe. Nivelurile mai ridicate de cupru sunt prezentate în galben și roșu. Panoul din stânga prezintă niveluri normale de cupru de la celulele adipoase ale șoarecilor de control, iar panoul din dreapta arată celulele cu deficit de cupru. (Credit: Lakshmi Krishnamoorthy și Joseph Cotruvo Jr./UC Berkeley)

Condiția moștenită, cunoscută sub numele de boala Wilson, apare și la om și este potențial fatală dacă nu este tratată.

Analiza șoarecilor cu boală Wilson a arătat că acumularea anormală de cupru a fost însoțită de niveluri lipidice mai mici decât cele normale în ficat, comparativ cu grupurile martor de șoareci. Cercetătorii au descoperit, de asemenea, că țesutul adipos alb sau grăsimea albă a șoarecilor cu boală Wilson prezintă niveluri mai scăzute de cupru în comparație cu șoarecii martor și niveluri corespunzător mai ridicate de depozite de grăsime.

Apoi au tratat șoarecii bolii Wilson cu izoproterenol, un agonist beta cunoscut pentru a induce lipoliza, descompunerea grăsimilor în acizi grași, prin calea de semnalizare a adenozin monofosfatului ciclic (AMPc). Au observat că șoarecii cu boală Wilson au prezentat mai puțină activitate de descompunere a grăsimilor comparativ cu șoarecii martor.

Rezultatele i-au determinat pe cercetători să efectueze analize ale culturii celulare pentru a clarifica mecanismul prin care cuprul influențează lipoliza. Cercetătorii au folosit echipamente cu spectroscopie de masă cu plasmă cuplată inductiv (ICP-MS) la Berkeley Lab pentru a măsura nivelurile de cupru din țesutul adipos.

Au descoperit că cuprul se leagă de fosfodiesteraza 3 sau PDE3, o enzimă care se leagă de AMPc, oprind capacitatea AMPc de a facilita descompunerea grăsimilor.

„Când cuprul leagă fosfodiesteraza, este ca o frână pe o frână”, a spus Chang. De aceea cuprul are o corelație pozitivă cu lipoliza.

Sugestii de la vaci și cupru

Legătura dintre metabolismul cuprului și grăsimile nu este deloc surprinzătoare. Cercetătorii au găsit de fapt indicii ale legăturii în domeniul creșterii animalelor.

"S-a observat la bovine că nivelurile de cupru din furaje ar afecta cât de grasă este carnea", a spus Chang. „Acest efect asupra depozitelor de grăsime la animale a fost în literatura agricolă, dar nu a fost clar ce mecanisme biochimice leagă cuprul și grăsimea”.

Noua lucrare se bazează pe cercetări anterioare din laboratorul Chang asupra rolurilor cuprului și ale altor metale în neuroștiințe. În sprijinul inițiativei BRAIN a președintelui Barack Obama, Berkeley Lab a furnizat finanțări semințe Chang în 2013 prin programul de cercetare și dezvoltare dirijat de laborator. Munca lui Chang a continuat prin Parteneriatul Tri-Instituțional BRAIN, o alianță cu Berkeley Lab, UC Berkeley și UC San Francisco.

Din cuprul din corpurile umane, există concentrații deosebit de mari găsite în creier. Studii recente, inclusiv cele conduse de Chang, au descoperit că cuprul ajută celulele creierului să comunice între ele acționând ca o frână atunci când este timpul ca semnalele neuronale să se oprească.

În timp ce concentrarea inițială a lui Chang a fost asupra rolului cuprului în comunicațiile neuronale, el s-a orientat către investigațiile metalelor în metabolismul grăsimilor și alte căi biologice. Această ultimă lucrare a fost finanțată în principal de Institutele Naționale de Sănătate.

Poveștile anterioare despre cercetările lui Chris Chang despre cupru includ:

Un profil al lui Chris Chang este online prin intermediul Biroului UC Berkeley al vicecancelarului pentru cercetare.