Ochrana pred obezitou Spálite slaninu hnedým tukom
Tuk nie je len tuk: Zatiaľ čo jeden ukladá prebytočné kalórie z jedla do slaninkových rožkov, druhý má opačný efekt - spaľuje tuky a pri tom vytvára teplo. Rozdiely v metabolizme sa prejavia aj na vonkajšom vzhľade. Vysoký obsah tuku dodáva tkanivu akumulujúcemu energiu bielu farbu a množstvo bunkových elektrární, mitochondrie a typ deflagrujúci energiu hnedý odtieň.
Hnedý tuk hrá na začiatku života dôležitú úlohu. Slúži ako vyhrievací prvok pre novorodencov, pretože svaly malých detí ešte nie sú schopné proti triaške pôsobiť proti podchladeniu. Hneď ako túto schopnosť získajú, tkanivo generujúce teplo stratí svoj význam. Na rozdiel od toho, čo sa dlho predpokladalo, do značnej miery nezaniká. Skôr dokonca aj dospelí majú v niektorých prípadoch stále značné množstvo hnedého tuku.
Tuk, ktorý chráni pred obezitou
Vyhrievacie vankúšiky, ktoré sa nachádzajú najmä v oblasti hornej časti tela, boli objavené náhodou: Rádiológovia narazili na tomografické signály v hrudníku pacientov s nádorom, ktoré pochádzali z metabolicky aktívneho tkaniva. To, čo si pôvodne mysleli, že je zdegenerované tkanivo, sa nakoniec ukázalo ako hnedý tuk. Od tejto zhoršenej diagnózy nádoru boli pacienti následne vyšetrení pri teplých teplotách okolia. Rušivé signály potom zmizli z obrazovky a odhalili ich identitu.
Nie všetci ľudia sú rovnako obdarení hnedým tukom. Ako ukázalo niekoľko štúdií, korpulentní ľudia majú zvyčajne menšie usadeniny zahrievacieho tkaniva ako štíhli ľudia. Tukové bunky v nich obsiahnuté, adipocyty, tiež zjavne bežia pri ľuďoch s nadváhou nižšou rýchlosťou. Tieto a ďalšie pozorovania naznačujú, že hnedý tuk chráni pred obezitou a ak je špeciálne stimulovaný, môže pôsobiť proti obezite. Či sa táto nádej niekedy splní, je nateraz neisté. Napriek tomu je v súčasnosti v plnom prúde hľadanie procesov, ktoré majú potenciál množiť bunky konzumujúce kalórie a zlepšovať ich výkon.
Regulačný gén pre slaninu
Európski, kanadskí a americkí vedci, ktorí pracujú s Melinou Claussnitzerovou z Harvardovej univerzity v Bostone, nedávno narazili na horúcu stopu. Na základe výskumných aktivít v Centre pre výživovú medicínu Else Krönera na Technickej univerzite v Mníchove Claussnitzer skúmal otázku, prečo je v Európe rozšírený génový variant spojený s výrazne zvýšeným rizikom obezity. Predmetným génom je dedičná dispozícia skrátená FTO, ktorá sa vyskytuje v mnohých odrodách a má regulačné úlohy. Ako vedci zistili, variant génu spojený s nadváhou núti mladé adipocyty, aby sa vyvinuli do bielych krviniek ukladajúcich tuk.
Príčinou poruchy je preto chybný spínač, ktorý bráni dôležitému katalyzátoru v mitochondriách - odpojenému proteínu-1 alebo skrátene UCP1 - vykonávať svoju prácu. Skladá sa z organizovania premeny tuku na teplo. To znamená: Bez UCP1, ochrannej známky hnedých tukových buniek, mitochondrie nemôžu spáliť žiadne kalórie. Skutočnosť, že UCP1 nefunguje správne u ľudí s rizikovou alelou, je zjavne spôsobená malou zmenou génu FTO. Ak vedci oddelili „nesprávny“ stavebný blok DNA pomocou nožníc na gény Crispr-Cas9 a nahradili ho nízkorizikovým variantom, mladé adipocyty postihnutých osôb opäť vyzreli do tukových buniek generujúcich teplo. Pri ďalších výskumoch je teraz potrebné preukázať, či je možné tieto poznatky získané z izolovaných ľudských tukových buniek terapeuticky využiť.
Elektráreň s polovičným zaťažením
Koľko potravinovej energie spália hnedé adipocyty, nezávisí iba od ich počtu, ale aj od výkonu. Otepľovacie zariadenie v hnedom tuku sa aktivuje chladom a spustí sa pri teplotách okolo 28 stupňov Celzia. Skutočne sa však rozbehne, až keď teplomer klesne oveľa ďalej. Ani potom však nemôžu ľudské bunky zohrávať sviečky s hlodavcami. „Hnedý tuk škrečkov je mimoriadne efektívny. Môže generovať až 500 wattov tepla na kilogram tkaniva, “hovorí Martin Klingenspor, vedúci kresla pre molekulárnu výživovú medicínu v Centre Else Kröner Fresenius na Technickej univerzite v Mníchove. „To zodpovedá výkonu niekoľkých žiaroviek.“ Ľudský vykurovací systém na druhej strane produkuje iba okolo 50 wattov na kilogram alebo zhruba desatinu, tvrdí biológ.
Vedci sa preto snažia rôznymi metódami podať pomocné ruky hnedému tukovému tkanivu. Zrejmým prístupom je napodobniť neurónový stav vzrušenia, ktorý nastáva, keď je zima: Ak teplota klesne, autonómny nervový systém uvoľňuje väčšie množstvo neuronálnej nosnej látky noradrenalínu. Väzbou na konkrétne dokovacie miesta, receptory beta-3, norepinefrín, signalizujú adipocyty spaľujúce tuky, aby oheň rozložili.
Lieky na močový mechúr robia zázraky
Boli pokusy aktivovať receptory beta-3 pomocou liekov. Sľubné v pokusoch na zvieratách testované látky nevykazovali očakávaný účinok u ľudí. Okrem toho niekedy spôsobovali značné vedľajšie účinky - okrem iného aj preto, že neboli dostatočne konkrétne a stimulovali súvisiace receptory kardiovaskulárneho systému. Ako nádejnejšia sa javí nová účinná látka s názvom mirabegron, ktorá sa používa na liečbu dráždivého močového mechúra a je už na trhu. Aspoň výsledky pilotného projektu vedcov vedeného Aaronom Cypessom z amerického zdravotníckeho úradu NIH dávajú dôvod na nádej. Ako uvádzajú v časopise „Metabolizmus buniek“, jednorazové použitie lieku na močový mechúr u všetkých testovaných osôb, celkovo dvanásť zdravých mladých mužov, zreteľne zvýšilo spotrebu cukru v hnedom tukovom tkanive. Výsledkom bolo zvýšenie základného energetického metabolizmu účastníkov v priemere o 200 kilokalórií za deň. Štvornásobok obvykle podávaného množstva však zrýchlil pulz a zvýšil krvný tlak. Podľa autorov štúdie je preto potrebné skontrolovať, či liečivo stimuluje metabolizmus aj v nižších dávkach, ktoré sú pre kardiovaskulárny systém menej stresujúce.
Ďalší výskumníci sa zameriavajú na zvýšenie počtu buniek konzumujúcich kalórie. Zameriavajú svoju pozornosť na takzvané béžové adipocyty: Takéto tukové bunky, ktoré sa objavujú častejšie v chladnom počasí, majú v zásade rovnaké vlastnosti ako hnedé adipocyty, sú však pravdepodobne rôzneho pôvodu. Na rozdiel od svojich hnedých menovcov tiež nie sú umiestnené v tkanivovej asociácii, ale sú skôr rozptýlené v bielom tukovom tkanive. Existuje už niekoľko prístupov, ktoré vedú k zvýšeniu adipocytov a tým k zhnednutiu bieleho tukového tkaniva, prinajmenšom u zvierat. Podľa zistení Klingenspora a jeho kolegov má enzým, ktorý iniciuje produkciu hormónu prostaglandínu, také priaznivé účinky. Myši, ktoré v dôsledku genetického inžinierstva uvoľňujú veľké množstvo enzýmu nazývaného Cox-2, majú neobvykle veľké množstvo béžových adipocytov. Na rozdiel od geneticky nemodifikovaných jedincov rovnakého druhu môžu tiež konzumovať obrovské množstvo tuku bez toho, aby z nich zostali tuční alebo diabetici.
Hormón, ktorý objavili a opísali vedci spolupracujúci s Bruce Spiegelmanom z Dana Faber Cancer Institute na Harvardskej univerzite v Bostone, má porovnateľne pozitívne účinky. Uvoľnený zo svalu počas intenzívnej fyzickej aktivity, proteín, ktorý pokrstili „Irisin“, opaľuje biele tukové tkanivo myší. Zjavne tiež chráni hlodavce pred obezitou a cukrovkou. Stále však nie je jasné, či má rovnaké priaznivé účinky na človeka a či vôbec existuje. Spiegelman a jeho kolegovia poskytli dôkazy o takomto spojení. Iní vedci sú však skeptickí. Steffen Maak z Leibnizovho inštitútu pre biológiu hospodárskych zvierat v Dummerstorfe považuje fitness hormón irisín skôr za mýtus ako za vážny hormón na chudnutie. Pretože ani on, ani ďalší vedci nemohli potvrdiť výsledky vedcov okolo Spiegelmana.
Iní vedci tiež zistili, že fyzická aktivita opaľuje biely tuk u myší a navyše zlepšuje metabolizmus cukrov u zvierat. Podľa pozorovaní Kristin Stanfordovej z Joslin Diabetes Center v Bostone a jej kolegov priaznivé účinky pochádzajú z bieleho tuku, nie zo svalu. Podľa toho intenzívny pohyb v podkožnom tuku hlodavcov aktivuje viac ako 1 800 génov, vrátane tých, ktoré sú potrebné na reprodukciu mitochondrií. Keď vedci transplantovali kúsok podkožného tukového tkaniva z trénovaných myší do brucha malátnym súrodencom, zlepšila sa rovnováha cukru a tukový metabolizmus sedavých hlodavcov. Budúcnosť ukáže, či tento a mnoho ďalších nálezov zo zvierat pomôže vyvinúť metódy, ktoré obéznym uľahčia chudnutie.