Doi cercetători din Michigan fac progrese majore în biologia grăsimii brune și implicațiile acesteia pentru pierderea în greutate și bolile legate de obezitate

complex proteic

În ultimii ani, grăsimea brună a atras atenția ca așa-numita grăsime bună care poate proteja împotriva obezității și a riscurilor asociate acesteia pentru sănătate, cum ar fi bolile cardiovasculare și diabetul. Două studii majore separate, unul condus de Liangyou Rui, dr. și unul de Ling Qi, dr., ambele cu departamentul de fiziologie moleculară și integrativă, ajută la explicarea proprietăților grăsimii brune.

Grăsimea brună și creierul

Amplasate în buzunare mici în tot corpul, majoritatea mamiferelor folosesc grăsime brună (și grăsimea sa veri strâns legată de bej) pentru a rămâne calde. „La șoareci și la oameni, dacă aveți mai multă grăsime maro sau bej, sunteți mai protejat de bolile metabolice”, spune Rui, profesor de fiziologie colegial Louis G. D’Alecy la UM Medical School, al cărui laborator studiază molecula și fiziologia. mecanismele obezității, diabetului și bolilor hepatice grase. Într-un nou studiu publicat în Nature Communications, Rui, primul autor Lin Jiang, Ph.D., și colegii lor dezvăluie o cale prin care hormonul leptină contribuie la pierderea în greutate.

Leptina reglează greutatea corporală controlând apetitul și cheltuielile de energie, dar exact cum a fost un mister. Ceea ce se știe, spune Rui, este că leptina activează grăsimea maro și bej. Noul studiu elucidează un accelerator molecular al acțiunii leptinei în creier numit Sh2b1. Echipa sa a descoperit că Sh2b1 în hipotalamus, o regiune importantă a creierului care controlează temperatura corpului și foamea, printre alte funcții, promovează stimularea sistemului nervos simpatic. Sistemul nervos simpatic trimite semnale grăsimii maro și bej pentru ao activa, menținând astfel greutatea corporală și metabolismul.

Echipa a demonstrat această dovadă de principiu prin crearea a două modele de mouse. Șoarecii cărora le lipsea gena Sh2b1 în neuronii receptorilor de leptină „aveau un impuls simpatic incredibil de redus la grăsimea maro și bej și capacitatea redusă de a promova cheltuielile de energie”, spune Rui. Acest lucru a redus capacitatea grăsimilor brune de a fi metabolizate în căldură, scăzând temperatura corpului la șoareci. Mai mult, șoarecii au dezvoltat, de asemenea, obezitate, rezistență la insulină și un ficat gras. În schimb, șoarecii cu o expresie suplimentară a Sh2b1 în creierul lor au fost protejați de obezitate.

Îți plac Podcast-urile? Adaugă Michigan Medicine News Break pe dispozitivul dvs. compatibil Alexa sau abonați-vă pentru actualizări la iTunes, Google Play și Stitcher .

„Nimeni nu știa că Sh2b1 din creier controlează sistemul nervos simpatic sau era necesar ca leptina să activeze grăsimea brună pentru a crește cheltuielile de energie”, notează Rui. În ceea ce privește modul în care această descoperire ar putea fi aplicată oamenilor, el spune că speranța este de a găsi în cele din urmă o modalitate de a crește expresia Sh2b1 sau capacitatea sa de a spori semnalizarea leptinei și arderea grăsimilor.

Alți autori U-M care contribuie la această lucrare includ: Haoran Su, Xiaoyin Wu, Hong Shen, Min-Hyun Kim, Yuan Li, Martin G. Myers Jr și Chung Owyang.

Grăsimea brună și celula

Grăsimea brună își ia culoarea din cantități mari de mitocondrii care conțin fier, spre deosebire de grăsimea albă standard legată de obezitate. O echipă condusă de Qi, profesor de fiziologie moleculară și integrativă și medicină internă la UM Medical School a studiat modul în care mitocondriile, centrala electrică a celulei și o altă structură celulară numită reticul endoplasmatic (ER), care este implicată în producerea de proteine ​​și lipide, interacționează în interiorul celulelor grase brune.

În special, au studiat rolul unui complex proteic implicat într-un proces numit degradarea proteinelor asociate cu ER sau ERAD. Pur și simplu, ERAD este procesul de eliminare și distrugere a proteinelor pliate greșit, cum ar fi scoaterea coșului de gunoi din ER.

„Toată lumea a crezut că ERAD este doar o parte a răspunsului celular general atunci când celulele sunt supuse stresului ER”, spune Qi. "Am arătat în ultimii șase ani că joacă un rol fundamental în sănătate și boală".

Într-un nou studiu, publicat în Science, Qi împreună cu primii autori Zhangsen Zhou, Ph.D., Mauricio Torres, Ph.D., și colegii lor demonstrează modul în care un complex proteic ERAD afectează funcția corectă a mitocondriilor.

De obicei, ER și mitocondriile au interacțiune continuă în punctele de atingere numite membrane asociate mitocondriilor. Aceste puncte de contact marchează zonele pentru a se diviza mitocondriile pentru producerea de noi mitocondrii și pentru schimbul altor molecule, cum ar fi lipidele și calciul. ER formează tubuli care înconjoară mitocondriile pentru a le pregăti pentru divizare.

Folosind imagistica 3D de ultimă generație, cercetătorii au descoperit ce se întâmplă cu mitocondriile din grăsimea brună cărora le lipsește o parte a unui complex proteic ERAD, numit Sel1L-Hrd1, atunci când sunt expuse la frig.

„Când ștergeți acest complex în adipocite maro, mitocondriile devin alungite și mărite”, spune Qi. Imaginea 3D le-a permis să vizualizeze o interacțiune nerecunoscută anterior între mitocondrii și ER, cu mitocondriile înfășurate în formă de U în jurul tuburilor ER.

Când șoarecii au fost plasați într-un mediu rece, capetele membranei exterioare a mitocondriilor s-au pliat pe sine, în cele din urmă fuzionând și învelind complet tubulii ER. Rezultatul, spune Qi, sunt mitocondrii anormal de mari, deformate și disfuncționale.

„Am arătat că aceste mitocondrii nu funcționează normal și șoarecii devin sensibili la frig, temperatura corpului lor scăzând foarte repede”, spune Qi. Cu alte cuvinte, fără acest complex proteic ERAD, grăsimea brună nu este utilizată pentru a genera căldură. La microscop, această grăsime brună disfuncțională avea picături mai mari de lipide decât grăsimea brună de la șoareci cu complexul proteic intact.

„Acest lucru este extrem de neașteptat. Rezultatele de aici ne schimbă fundamental înțelegerea comunicării ER-mitocondriale și demonstrează în continuare importanța unui complex de degradare a ER în biologia celulară. ”

Această lucrare include, de asemenea, contribuții ale următorilor autori ai UM: Christopher Halbrook, Françoise Van den Bergh, Rachel B. Reinert, Siwen Wang, Yingying Luo, Allen H. Hunter, Thomas H. Sanderson, Aaron Taylor, Costas A. Lyssiotis, Jun Wu și Daniel A. Barbă.

„Neuronul care exprimă receptorul de leptină Sh2b1 susține sistemul nervos simpatic și protejează împotriva obezității și a bolilor metabolice, Nature Communications, DOI: 10.1038/s41467-020-15328-3