Coraz bliżej odkrycia mechanizmów otyłości

Otyłość jest zaburzeniem metabolicznym coraz częściej występującym w dzisiejszym społeczeństwie. Od 1970 r. globalna liczba osób otyłych wzrosła aż trzykrotnie, a w 2016 r. osiągnęła 650 mln, czyli 13 proc. światowej populacji.

Powszechnie wiadomo, że otyłość wywołuje szkodliwe skutki w wielu narządach człowieka i jest przyczyną przewlekłych schorzeń, takich jak cukrzyca, nadciśnienie tętnicze, stłuszczenie wątroby i miażdżyca. Metabolizm tłuszczów w mięśniach szkieletowych otyłych pacjentów jest wolniejszy niż u osób zdrowych, co zdaniem naukowców jest konsekwencją nieprawidłowego funkcjonowania mitochondriów. To, w jaki sposób otyłość upośledza aktywność mitochondriów od dawna pozostaje tajemnicą.

Aby zbadać funkcjonalny wpływ otyłości na mięśnie szkieletowe, zespół dr Chi Bun Chan opracował specjalny model myszy z otyłością, usuwając gen czynnika neurotroficznego pochodzenia mózgowego (BDNF) wyłącznie w ich mięśniach szkieletowych. BDNF został pierwotnie zidentyfikowany jako ważny czynnik wzrostu dla utrzymania przetrwania i aktywności neuronów. Ostatnie badania sugerują, że BDNF jest również białkiem wydzielanym przez mięśnie (miokiną), ale jego znaczenie fizjologiczne nie jest znane.Zespół dr Chan odkrył, że otyłość zmniejszyła ilość BDNF w mięśniach szkieletowych myszy. Uczeni zaobserwowali również, że myszy pozbawione BDNF w mięśniach - zwane MBKO (Muscle-specific BDNF Knockout) - przybierały na wadze i rozwijały poważniejszą insulinooporność, gdy zwierzęta były karmione dietą wysokotłuszczową. Wykorzystując szereg analiz biochemicznych, histologicznych, metabolomicznych i molekularnych, zespół badawczy wykazał, że mitochondria w mięśniach myszy MBKO nie były w stanie poddać się recyklingowi, co prowadziło do nagromadzenia uszkodzonych mitochondriów w tkankach. W konsekwencji, metabolizm lipidów w mięśniach myszy MBKO był opóźniony, powodując większe nagromadzenie lipidów, aby zakłócić wrażliwość na insulinę.- Wyraźnie widać, że BDNF pochodzący z mięśni jest białkiem kontrolującym wagę poprzez zwiększanie wydatku energetycznego i utrzymywanie wrażliwości na insulinę. BDNF był przez długi czas uważany za peptyd zlokalizowany w mózgu, a jego znaczenie w tkankach obwodowych było niedoceniane. Nasze badanie zapewnia nowy wgląd w tę dziedzinę i mamy nadzieję, że uda nam się odkryć więcej funkcji tej miokiny dzięki myszom MBKO - powiedział dr Chan.Zespół dr Chan odkrył, że wydzielany przez mięśnie BDNF wykorzystuje kinazę białkową aktywowaną przez AMPK, dobrze znany sensor energii w komórkach, do uruchomienia ścieżki Parkin/PINK1 w celu indukowania mitofagii (mechanizm recyklingu materiałów w komórkach w odpowiedzi na różne wyzwania) w mięśniach szkieletowych.Aby rozszerzyć te odkrycia na zastosowania terapeutyczne, zespół badawczy sprawdził, czy przywrócenie sygnalizacji BDNF w mięśniach uratuje wywołane otyłością uszkodzenia mitochondriów. Naukowcy podawali otyłym myszom 7,8-dihydroksyflawon, naturalnie dostępny w roślinach mimetyk BDNF (znajdujący się w liściach Godmania aesculifolia, gatunku rośliny z Ameryki Południowej), obecnie stosowany w badaniach klinicznych choroby Alzheimera, i odkryli, że wywołana otyłością dysfunkcja mitochondriów została złagodzona.