Nový regulátor obezity objavený u múch - Správa o inováciách
Ak je hladina vápnika v orgáne na ukladanie tukov nízka, vznikajú tukové mušky (vpravo), ktoré majú výrazne vyšší obsah telesného tuku (prívod: lipidové kvapôčky zelenou farbou) ako bežné bežné druhy.
Foto: Inštitút pre biofyzikálnu chémiu Baumbach/Max Planck
Ako zistili, koncentrácia vápnika v orgáne múch, ktoré ukladajú tuk, hrá kľúčovú úlohu. Ak to bolo málo, z múch sa vyvinuli viditeľne „veľké hummery“.
Príliš tučné, príliš sladké a predovšetkým príliš veľa - to platí pre stravovacie návyky mnohých ľudí. Ak sa veľa nehýbeme, náš metabolizmus tukov sa rýchlo stane nevyváženým.
Výsledok: dobrých 50 miliónov nemeckých občanov má nadváhu, asi 20 miliónov z nich dokonca trpí obezitou, vyplýva z údajov nedávnej štúdie Berlínskeho inštitútu Roberta Kocha o zdraví dospelých v Nemecku. Trend obezity na celom svete naďalej rastie: Svetová zdravotnícka organizácia klasifikuje obezitu ako najrýchlejšie rastúci zdravotný problém a už hovorí o globálnej epidémii obezity. Postihnutí trpia viac na cievne choroby a problémy s kĺbmi a majú vyššie riziko chorôb, ako je diabetes mellitus 2. typu, vysoký krvný tlak alebo rakovina.
Ale aj napriek veľmi podobnému životnému štýlu sa prírastok hmotnosti môže u každého človeka veľmi líšiť. „Je to preto, že okrem životného štýlu existuje aj genetická predispozícia, ktorá je založená na komplexnej súhre mnohých génov. Zatiaľ však poznáme iba malú časť týchto génov, “vysvetľuje Ronald Kühnlein z Inštitútu Maxa Plancka pre biofyzikálnu chémiu v Göttingene (MPIbpc).
Na odhalenie siete génov, ktoré udržujú lipidový metabolizmus v rovnováhe, použil vývojový fyziológ a jeho tím ovocnú mušku Drosophila melanogaster ako modelový organizmus. „Keď sa vykoľajia metabolické procesy u ľudí, často sú do toho zapojené gény a celé riadiace systémy, ktoré majú u ovocnej mušky veľmi podobnú funkciu,“ hovorí Kühnlein.
Rovnako ako vyššie zvieratá, aj malá mucha ukladá tuky vo forme takzvaných lipidových kvapôčok do špecializovaných buniek na ukladanie tuku, ktoré tvoria rozsiahly orgán na ukladanie tukov. Pod mikroskopom v laboratóriu na mušky v Göttingene môžete rýchlo rozoznať mušky s vyšším telesným tukom, keď sa tuk zvrhne vedľa bežných rovnakých druhov.
Za účelom identifikácie genetickej siete, ktorá reguluje lipidový metabolizmus hmyzu, uskutočnil tím Kühnlein skríning viac ako 7 000 muchových mutantov, z ktorých každý mal „utlmený“ špecifický gén v orgáne na ukladanie lipidov. Vedcom sa podarilo identifikovať 77 génov, ktoré v prípade defektu ovocnej mušky vedú k obezite alebo anorexii. Takáto funkcia nebola predtým známa pre 58 z týchto 77 génov.
Skupina v rámci identifikovaných génov, ktorá úzko súvisí s metabolizmom vápnika v orgáne na ukladanie tukov, viedla vedcov k úplne novému regulačnému mechanizmu. Vápnik je dôležitou látkou sprostredkujúcou komunikáciu v mnohých bunkách. Ako teraz vedci zistili, reguluje tiež to, či sa z múk vyvinú chudé alebo tukové vzorky.
Ako však súvisí vápnik s obezitou? Göttingenskí vývojoví fyziológovia už veľmi dobre rozumejú niektorým základným mechanizmom, ako vysvetľuje Jens Baumbach, člen Kühnleinovho tímu. „Nárast mediálnej látky vápnik v tukových zásobných bunkách je regulovaný proteínom nazývaným STIM (pre molekulu stromálnej interakcie). Ak je STIM vypnutý, hladina vápnika v tukových zásobných bunkách mušiek klesá. “Ako zistili vedci, zvýšený stimulátor chuti do jedla sa vytvára v dôsledku nízkej hladiny vápnika v mozgu muchy - takzvaného krátkeho neuropeptidu F (sNPF). Vďaka tomu si muchy vypestujú skutočnú chuť a zjedia dvakrát toľko, ako je obvyklé u konkrétnych druhov.
Vedci sú však v súčasnosti stále v tme, pokiaľ ide o signál sprostredkovaný komunikáciou medzi orgánom ukladajúcim tuk a mozgom. Ďalšia práca skupiny teraz ukáže signálnu cestu, ktorou sa stav ukladania telesného tuku prenáša do mozgu muchy a ako vápnik ovplyvňuje túto komunikáciu. Mnoho zložiek metabolizmu vápnika sa našlo aj u ľudí. „Teraz je potrebné objasniť, či regulačný mechanizmus sprostredkovaný vápnikom reguluje hrúbku a tenkosť u ľudí podobným spôsobom,“ hovorí Kühnlein pri pohľade do budúcnosti. Ak je to tak, mohlo by to potenciálne otvoriť nové prístupy k liečbe metabolických porúch lipidov.
Pôvodná publikácia
Jens Baumbach, Petra Hummel, Iris Bickmeyer, Katarzyna M. Kowalczyk, Martina Frank, Konstantin Knorr, Anja Hildebrandt, Dietmar Riedel, Herbert Jäckle, Ronald P. Kühnlein: