under de senaste åren har brunt fett samlat uppmärksamhet som den så kallade bra fett som kan skydda mot fetma och dess tillhörande hälsorisker, som hjärt-kärlsjukdom och diabetes. Två olika stora studier, en som leddes av Liangyou Rui, Ph D., och en av Ling Qi, Ph D., både med institutionen för molekylär & integrativ fysiologi, hjälpa till att förklara brunt fett egenskaper.,
brunt fett och hjärnan
ligger i små fickor i hela kroppen, de flesta däggdjur använder brunt fett (och dess närbesläktade kusin beige fett) för att hålla sig varm. ”Hos möss och människor, om du har mer brunt eller beige fett, är du mer skyddad mot metabolisk sjukdom”, säger Rui, Louis G. D ’ Alecy Collegiate Professor i fysiologi vid U-M Medical School, Vars lab studerar de molekylära och fysiologiska mekanismerna för fetma, diabetes och fettleversjukdom. I en ny studie publicerad i Nature Communications, Rui, första författaren Lin Jiang, Ph. D., och deras kollegor avslöjar en väg genom vilken hormonet leptin bidrar till viktminskning.
leptin reglerar kroppsvikt genom att kontrollera aptit och energiutgifter, men exakt hur har varit ett mysterium. Vad som är känt, säger Rui, är att leptin aktiverar brunt och beige fett. Den nya studien belyser en molekylär accelerator av leptinverkan i hjärnan som heter Sh2b1. Hans team har funnit att sh2b1 i hypotalamus, en viktig hjärnregion som kontrollerar kroppstemperatur och hunger bland andra funktioner, främjar stimuleringen av det sympatiska nervsystemet., Det sympatiska nervsystemet skickar signaler till brunt och beige fett för att aktivera det, vilket upprätthåller kroppsvikt och metabolism.
teamet demonstrerade detta bevis på principen genom att skapa två musmodeller. Möss som saknade Sh2b1-genen i leptinreceptorneuronerna ”hade en otroligt minskad sympatisk körning till det bruna och beige fettet och minskad förmåga att främja energiutgifter”, säger Rui. Detta minskade förmågan hos brunt fett att metaboliseras till värme, vilket sänker mössens kärnkroppstemperatur., Dessutom utvecklade mössen också fetma, insulinresistens och en fettlever. Däremot var möss med extra uttryck av Sh2b1 i sina hjärnor skyddade mot fetma.
gilla Podcasts? Lägg Michigan Medicine News Break till din Alexa-aktiverade enhet eller prenumerera på uppdateringar på iTunes, Google Play och Stitcher.
”ingen visste att sh2b1 i hjärnan styr det sympatiska nervsystemet eller krävdes för att leptin ska aktivera brunt fett för att öka energiförbrukningen”, konstaterar Rui., Hur detta resultat skulle kunna tillämpas på människor, säger han förhoppningen är att så småningom hitta ett sätt att öka uttrycket av Sh2b1 eller dess förmåga att förbättra leptin signalering och fettförbränning.
Andra U-M författare som bidrar till denna uppsats är: Haoran Su, Xiaoyin Wu, Hong Shen, Min-Hyun Kim, Yuan Li, Martin G. Myers Jr, och Chung Owyang.
brunt fett och cellen
brunt fett får sin färg från höga mängder järnhaltiga mitokondrier, till skillnad från det vanliga vita fettet kopplat till fetma., Ett team som leds av Qi, professor i molekylär & integrativ fysiologi och internmedicin vid U-M Medical School har studerat hur mitokondrier, cellens kraftverk och en annan cellulär struktur som kallas endoplasmatisk retikulum (ER), som är involverad i produktionen av proteiner och lipider, interagerar inuti bruna fettceller.
i synnerhet har de studerat rollen som ett proteinkomplex som är involverat i en process som kallas er-associerad proteinnedbrytning eller ERAD., Enkelt uttryckt är ERAD processen att ta bort och förstöra missfoldade proteiner, som att ta ut papperskorgen ur ER.
”alla trodde att ERAD bara var en del av det allmänna cellulära svaret när celler genomgår ER-stress”, säger Qi. ”Vi har under de senaste sex åren visat att det spelar en grundläggande roll i hälsa och sjukdom.”
I en ny studie, som publiceras i Science, Qi tillsammans med första författarna Zhangsen Zhou, Ph D., Mauricio Torres, Ph D., och deras kollegor visar hur en ERAD protein komplex påverkar den korrekta funktionen hos mitokondrierna.,
typiskt har ER och mitokondrier pågående interaktion vid beröringspunkter som kallas mitokondria-associerade membran. Dessa kontaktpunkter markerar områden för mitokondrier att dela för produktion av nya mitokondrier och för utbyte av andra molekyler som lipider och kalcium. ER bildar tubuler som omger mitokondrierna för att få dem redo för uppdelning.
med hjälp av toppmodern 3D-bildbehandling upptäckte forskarna vad som händer med mitokondrier i brunt fett som saknar en del av ett ERAD-proteinkomplex, kallat Sel1L-Hrd1, när det utsätts för kyla.,
”När du tar bort detta komplex i bruna adipocyter blir mitokondrierna långsträckta och förstorade”, säger Qi. 3D-bilden gjorde det möjligt för dem att se en tidigare okänd interaktion mellan mitokondrierna och ER, med mitokondrierna i en U-form runt ER-tubulerna.
Mer från labbet: prenumerera på vårt veckovisa nyhetsbrev
när mössen placerades i en kall miljö viks ändarna av mitokondriens yttre membran tillbaka på sig själv, så småningom smälter och helt omsluter ER-tubulerna., Resultatet, säger Qi, är onormalt stora, misshapen, dysfunktionella mitokondrier.
”Vi visade att dessa mitokondrier inte fungerar normalt och mössen blir kallkänsliga, deras kroppstemperatur sjunker mycket snabbt”, säger Qi. Med andra ord, utan detta ERAD proteinkomplex, används det bruna fettet inte för att generera värme. Under ett mikroskop hade detta dysfunktionella bruna fett större droppar lipider än brunt fett från möss med proteinkomplexet intakt.
”detta är mycket oväntat., Resultaten här förändrar i grunden vår förståelse av er-mitokondriell kommunikation och visar vidare vikten av ett ER-nedbrytningskomplex i cellbiologi.”
Detta dokument finns också bidrag från följande U-M författare: Christopher Halbrook, Françoise Van den Bergh, Rachel B. Reinert, Siwen Wang, Yingying Luo, Allen H. Hunter, Thomas H. Sanderson, Aaron Taylor, Costas A. Lyssiotis, Wu Jun och Daniel A. Skägg.,
citerade papper:
”Leptinreceptor-Uttryckande neuron Sh2b1 stöder sympatiskt nervsystem och skyddar mot fetma och metabolisk sjukdom, Naturkommunikation, DOI: 10.1038 / s41467-020-15328-3
”endoplasmatisk retikulum–associerad nedbrytning reglerar mitokondriell dynamik i bruna adipocyter”, vetenskap, DOI: 10.1126/vetenskap.aay2494