w ostatnich latach brązowy tłuszcz zyskał uwagę jako tak zwany dobry tłuszcz, który może chronić przed otyłością i związanymi z nią zagrożeniami dla zdrowia, takimi jak choroby układu krążenia i cukrzyca. Dwa oddzielne główne badania, jeden prowadzony przez Liangyou Rui, Ph. D. i jeden przez Ling Qi, Ph. d., zarówno z działem molekularnej & Integrative fizjologii, pomóc wyjaśnić właściwości tłuszczu brązowego.,
brązowy tłuszcz i mózg
znajdujący się w małych kieszeniach w całym ciele, większość ssaków używa brązowego tłuszczu (i jego blisko spokrewnionego kuzyna beżowego tłuszczu), aby utrzymać ciepło. „U myszy i ludzi, jeśli masz więcej brązowego lub beżowego tłuszczu, jesteś bardziej chroniony przed chorobami metabolicznymi”, mówi Rui, Louis G. d ' Alecy Collegiate Professor of physiology w U-M Medical School, którego laboratorium bada molekularne i fizjologiczne mechanizmy otyłości, cukrzycy i stłuszczenia wątroby. W nowym badaniu opublikowanym w Nature Communications, Rui, pierwszy autor Lin Jiang, Ph. D.,, a ich koledzy ujawniają drogę, przez którą hormon leptyna przyczynia się do utraty wagi.
leptyna reguluje masę ciała kontrolując apetyt i wydatek energetyczny, ale dokładnie jak było tajemnicą. Wiadomo, mówi Rui, że leptyna aktywuje brązowy i beżowy tłuszcz. Nowe badanie wyjaśnia molekularny akcelerator działania leptyny w mózgu o nazwie Sh2b1. Jego zespół odkrył, że Sh2b1 w podwzgórzu, ważnym regionie mózgu kontrolującym temperaturę ciała i głód wśród innych funkcji, promuje stymulację współczulnego układu nerwowego., Współczulny układ nerwowy wysyła sygnały do brązowego i beżowego tłuszczu, aby go aktywować, utrzymując w ten sposób masę ciała i metabolizm.
zespół zademonstrował tę zasadę, tworząc dwa modele myszy. Myszy, którym brakowało genu Sh2b1 w neuronach receptora leptyny „miały niewiarygodnie zmniejszony popęd współczulny do brązowego i beżowego tłuszczu i zmniejszoną zdolność do promowania wydatków energetycznych”, mówi Rui. Zmniejszyło to zdolność brązowego tłuszczu do metabolizowania w ciepło, obniżając temperaturę ciała myszy., Co więcej, myszy rozwinęły również otyłość, insulinooporność i stłuszczenie wątroby. Natomiast myszy z dodatkową ekspresją Sh2b1 w ich mózgach były chronione przed otyłością.
lubisz podcasty? Dodaj Michigan Medicine News Break do urządzenia obsługującego Alexa lub Subskrybuj aktualizacje w iTunes, Google Play i Stitcher.
„nikt nie wiedział, że Sh2b1 w mózgu kontroluje współczulny układ nerwowy lub jest potrzebny leptynie do aktywacji brązowego tłuszczu w celu zwiększenia wydatków energetycznych”, zauważa Rui., Jeśli chodzi o to, jak to odkrycie może być stosowane do ludzi, mówi, że nadzieja jest w końcu znaleźć sposób na zwiększenie ekspresji Sh2b1 lub jego zdolność do zwiększenia sygnalizacji leptyny i spalania tłuszczu.
inni autorzy U-M przyczyniający się do tego artykułu to: Haoran Su, Xiaoyin Wu, Hong Shen, Min-Hyun Kim, Yuan Li, Martin G. Myers Jr i Chung Owyang.
brązowy tłuszcz a komórka
brązowy tłuszcz nabiera koloru z dużej ilości mitochondriów zawierających żelazo, w przeciwieństwie do standardowego białego tłuszczu związanego z otyłością., Zespół kierowany przez Qi, profesora molekularnej& Integrative fizjologii i Medycyny Wewnętrznej w U-M Medical School badał, jak mitochondria, elektrownia komórki i inna struktura komórkowa o nazwie retikulum endoplazmatyczne (ER), która jest zaangażowana w produkcję białek i lipidów, oddziałują wewnątrz brązowych komórek tłuszczowych.
w szczególności badali rolę kompleksu białkowego biorącego udział w procesie zwanym degradacją białek związanych z ER lub ERAD., Mówiąc najprościej, ERAD to proces usuwania i niszczenia źle sfoldowanych białek, jak wyjmowanie śmieci z ER.
„wszyscy myśleli, że ERAD jest tylko częścią ogólnej odpowiedzi komórkowej, gdy komórki przechodzą stres ER”, mówi Qi. „W ciągu ostatnich sześciu lat pokazaliśmy, że odgrywa ona fundamentalną rolę w zdrowiu i chorobie.”
w nowym badaniu, opublikowanym w Science, Qi wraz z pierwszymi autorami Zhangsen Zhou, Ph. D., Mauricio Torres, Ph. D., i ich współpracownikami demonstrują, w jaki sposób kompleks białek ERAD wpływa na prawidłowe funkcjonowanie mitochondriów.,
zazwyczaj ER i mitochondria mają trwającą interakcję w punktach dotykowych zwanych błonami mitochondrialnymi. Te punkty styku wyznaczają obszary podziału mitochondriów w celu produkcji nowych mitochondriów i wymiany innych cząsteczek, takich jak lipidy i wapń. ER tworzy kanaliki otaczające mitochondria, aby przygotować je do podziału.
korzystając z najnowocześniejszego obrazowania 3D, naukowcy odkryli, co dzieje się z mitochondriami w brązowym tłuszczu, które brakuje części kompleksu białkowego Erad, zwanego Sel1L-Hrd1, pod wpływem zimna.,
„Po usunięciu tego kompleksu w brązowych adipocytach mitochondria stają się wydłużone i powiększone” – mówi Qi. Obraz 3D umożliwił im oglądanie wcześniej nierozpoznanej interakcji między mitochondriami a ER, z mitochondriami owiniętymi w kształcie litery U wokół kanalików ER.
Więcej z laboratorium: Zapisz się do naszego cotygodniowego biuletynu
Kiedy myszy zostały umieszczone w zimnym środowisku, końce zewnętrznej błony mitochondriów składały się na siebie, ostatecznie topiąc i całkowicie otaczając kanaliki ER., Wynik, mówi Qi, są nienormalnie duże, zniekształcone, dysfunkcyjne mitochondria.
„pokazaliśmy, że te mitochondria nie działają normalnie i myszy stają się wrażliwe na zimno, ich temperatura ciała spada bardzo szybko” – mówi Qi. Innymi słowy, bez tego kompleksu białkowego ERAD brązowy tłuszcz nie jest używany do wytwarzania ciepła. Pod mikroskopem ten dysfunkcyjny brązowy tłuszcz miał większe krople lipidów niż brązowy tłuszcz myszy z nienaruszonym kompleksem białkowym.
„to bardzo nieoczekiwane., Wyniki tych badań zasadniczo zmieniają nasze rozumienie komunikacji ER-mitochondrialnej i dodatkowo pokazują znaczenie kompleksu degradacji ER w biologii komórki.”
Ten artykuł zawiera również wkłady następujących autorów 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 i Daniel A. Beard.,
cytowane Artykuły:
„Neuron z ekspresją receptora leptyny Sh2b1 wspomaga współczulny układ nerwowy i chroni przed otyłością i chorobami metabolicznymi, 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