Снижение уровня обмена веществ и работоспособности скелетных мышц — обычная проблема пациентов с ожирением, но механизм явления изучен мало.
Исследовательская группа под руководством доктора Чи Бунь Чаня (Chi Bun Chan) из Университета Гонконга (University of Hong Kong, HKU) объясняет, как ожирение вредит функции скелетных мышц. Это объяснение даёт надежду на разработку эффективных лекарственных препаратов. Статья об исследовании опубликована в журнале Autophagy.
Ожирение — часто встречающееся нарушение обмена веществ. С 1970-х годов количество людей, страдающих ожирением, в мире утроилось и к 2016 году достигло 650 миллионов (примерно 13% от общей численности населения планеты). Известно, что ожирение крайне негативно влияет на органы и вызывает многочисленные хронические заболевания: диабет, гипертонию, жировые заболевания печени и атеросклероз.
Метаболизм жира в скелетных мышцах пациентов с ожирением происходит медленнее, чем у здоровых людей, что, по мнению специалистов, следствие сбоя работы митохондрий (энергетических центров клетки, которые преобразуют питательные вещества в биологическую энергию). Остаётся открытым вопрос о том, как ожирение влияет на активность митохондрий.
Для изучения влияния ожирения на скелетную мышцу команда доктора Чаня создала животную модель ожирения — для этого у мышей был удалён ген нейротрофического фактора головного мозга (BDNF) исключительно из их скелетных мышц. BDNF — важный фактор роста для поддержания жизнедеятельности и активности нейронов. Но BDNF (и было непонятно, зачем) выделяется и мышцами.
Вначале команда доктора Чаня выяснила, что ожирение снижает количество BDNF в скелетных мышцах мышей. А мыши без BDNF в мышцах (линия MBKO — с выключенным геном BDNF, специфичным для мышц) толще обычных, и у них повышенная резистентность к инсулину. Кроме того, мыши MBKO менее активны — в сравнении с контрольной когортой.
Биохимические, гистологические, метаболические и молекулярные анализы показали, что митохондрии в мышцах мышей MBKO не могли нормально перерабатываться — повреждённые митохондрии накапливались в тканях. Из-за этого метаболизм липидов в мышцах MBKO-мышей заметно замедляется, липиды накапливаются, что влияет на чувствительность к инсулину.
«Очевидно, что мышечный BDNF является белком для контроля веса за счёт увеличения затрат энергии и поддержания чувствительности к инсулину», — резюмирует доктор Чань. — BDNF долгое время считался пептидом, локализованным в мозге, и его значение в периферических тканях недооценивалось. Наше исследование даёт новое представление об этой области, и, надеюсь, мы сможем разобраться с функцией этого миокина, используя наших мышей MBKO».
Можно ли использовать новое знание в терапии ожирения? Исследовательская группа проверила, поможет ли восстановление сигналов BDNF в мышцах восстановить митохондриальное нарушение, вызванное ожирением. Толстых мышей кормили 7,8-дигидроксифлавоном (7,8-DHF), естественным биодоступным миметиком BDNF (обнаружен в листьях южноамериканского растения Godmania aesculifolia, ещё одно напоминание о пользе сохранения биоразнообразия). Это вещество проходит клинические испытания как лекарство при болезни Альцгеймера. Обнаружилось, что вызванная ожирением дисфункция митохондрий при такой терапии менее выражена.
Подготовка материала: Сергей Сыров