en los últimos años, la grasa marrón ha atraído la atención como la llamada grasa buena que puede proteger contra la obesidad y sus riesgos de salud asociados, como las enfermedades cardiovasculares y la diabetes. Dos estudios principales separados, uno dirigido por Liangyou Rui, Ph. D. y uno por Ling Qi, Ph.D., ambos con el Departamento de Fisiología integrativa molecular &, ayudan a explicar las propiedades de la grasa marrón.,
grasa marrón y el cerebro
ubicada en pequeñas bolsas en todo el cuerpo, la mayoría de los mamíferos usan grasa marrón (y su primo estrechamente relacionado, la grasa beige) para mantenerse caliente. «En ratones y humanos, si tienes más grasa marrón o beige, estás más protegido de las enfermedades metabólicas», dice Rui, el Profesor Universitario de Fisiología Louis G. D’Alecy en la Facultad de Medicina de U-M, cuyo laboratorio estudia los mecanismos moleculares y fisiológicos de la obesidad, la diabetes y la enfermedad del hígado graso. En un nuevo estudio publicado en Nature Communications, Rui, primer autor Lin Jiang, Ph. D.,, y sus colegas revelan una vía por la cual la hormona leptina contribuye a la pérdida de peso.
la leptina regula el peso corporal al controlar el apetito y el gasto de energía, pero exactamente cómo ha sido un misterio. Lo que se sabe, dice Rui, es que la leptina activa la grasa marrón y beige. El nuevo estudio elucida un acelerador molecular de la acción de la leptina en el cerebro llamado Sh2b1. Su equipo ha descubierto que el Sh2b1 en el hipotálamo, una región importante del cerebro que controla la temperatura corporal y el hambre entre otras funciones, promueve la estimulación del sistema nervioso simpático., El sistema nervioso simpático envía señales a la grasa marrón y beige para activarla, manteniendo así el peso corporal y el metabolismo.
el equipo demostró esta prueba de principio creando dos modelos de ratón. Los ratones que carecían del gen Sh2b1 en las neuronas receptoras de leptina «tenían un impulso simpático increíblemente reducido a la grasa marrón y beige y una capacidad reducida para promover el gasto de energía», dice Rui. Esto redujo la capacidad de la grasa marrón para ser metabolizada en calor, reduciendo la temperatura corporal central de los ratones., Además, los ratones también desarrollaron obesidad, resistencia a la insulina y un hígado graso. En contraste, los ratones con expresión extra de Sh2b1 en sus cerebros fueron protegidos de la obesidad.
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«nadie sabía que el Sh2b1 en el cerebro controla el sistema nervioso simpático o que era necesario que la leptina activara la grasa marrón para aumentar el gasto de energía», señala Rui., En cuanto a cómo este hallazgo podría aplicarse a los seres humanos, dice que la esperanza es encontrar eventualmente una manera de aumentar la expresión de Sh2b1 o su capacidad para mejorar la señalización de leptina y la quema de grasa.
otros autores de U-M que contribuyen a este artículo incluyen: Haoran su, Xiaoyin Wu, Hong Shen, Min-Hyun Kim, Yuan Li, Martin G. Myers Jr, y Chung Owyang.
la grasa marrón y la célula
la grasa marrón obtiene su color de altas cantidades de mitocondrias que contienen hierro, a diferencia de la grasa blanca estándar vinculada a la obesidad., Un equipo dirigido por Qi, profesor de molecular & fisiología integrativa y Medicina Interna en la Facultad de Medicina de U-M ha estado estudiando cómo las mitocondrias, la planta de energía de la célula, y otra estructura celular llamada retículo endoplasmático (ER), que está involucrada en la producción de proteínas y lípidos, interactúan dentro de las células grasas marrones.
en particular, han estudiado el papel de un complejo de proteínas involucrado en un proceso llamado degradación de proteínas asociadas a ER, o ERAD., En pocas palabras, ERAD es el proceso de eliminación y destrucción de proteínas mal plegadas, como sacar la basura de la sala de emergencias.
«Todo el mundo pensaba que ERAD era solo parte de la respuesta celular general cuando las células están experimentando estrés ER», dice Qi. «Hemos demostrado en los últimos seis años que desempeña un papel fundamental en la salud y la enfermedad.»
en un nuevo estudio, publicado en Science, Qi junto con los primeros autores Zhangsen Zhou, Ph.D., Mauricio Torres, Ph. D., y sus colegas demuestran cómo un complejo de proteína ERAD afecta la función adecuada de las mitocondrias.,
típicamente, la sala de emergencias y las mitocondrias tienen una interacción continua en los puntos de contacto llamados membranas asociadas a las mitocondrias. Estos puntos de contacto marcan áreas para que las mitocondrias se dividan para la producción de nuevas mitocondrias y para el intercambio de otras moléculas como los lípidos y el calcio. El ER forma túbulos que rodean las mitocondrias para prepararlas para la división.
Usando imágenes 3D de última generación, los investigadores descubrieron lo que sucede con las mitocondrias en la grasa marrón a las que les falta parte de un complejo de proteína ERAD, llamado Sel1L-Hrd1, cuando se exponen al frío.,
«Cuando se elimina este complejo en los adipocitos marrones, las mitocondrias se alargan y agrandan», dice Qi. La imagen 3D les permitió ver una interacción previamente no reconocida entre las mitocondrias y la sala de emergencias, con las mitocondrias envolviendo en forma de U alrededor de los túbulos de la sala de emergencias.
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cuando los ratones fueron colocados en un ambiente frío, los extremos de la membrana externa de las mitocondrias se plegaron sobre sí mismos, finalmente fusionándose y envolviendo completamente los túbulos de ER., El resultado, dice Qi, son anormalmente grandes, deformes, mitocondrias disfuncionales.
«hemos demostrado que estas mitocondrias no funcionan normalmente y los ratones se vuelven sensibles al frío, su temperatura corporal disminuye muy rápidamente», dice Qi. En otras palabras, sin este complejo de proteína ERAD, la grasa marrón no se utiliza para generar calor. Bajo un microscopio, esta grasa marrón disfuncional tenía gotitas más grandes de lípidos que la grasa marrón de ratones con el complejo proteico intacto.
«Esto es muy inesperado., Los resultados aquí cambian fundamentalmente nuestra comprensión de la comunicación ER-mitocondrial y demuestran aún más la importancia de un complejo de degradación ER en la biología celular.
Este artículo también incluye contribuciones de los siguientes autores de U-M: 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 y Daniel A. Beard.,
Artículos Citados:
«la neurona que expresa el receptor de leptina Sh2b1 apoya el sistema nervioso simpático y protege contra la obesidad y las enfermedades metabólicas, Nature Communications, DOI: 10.1038 / s41467-020-15328-3
«endoplasmic reticulum–associated degradation regulates mitochondrial dynamics in brown adipocytes», Science, DOI: 10.1126/science.aay2494