Команда ученых провела всесторонний анализ метаболитов крови мышей после интенсивных занятий на беговой дорожке. Дополнительными моделями для изучения стали скаковые лошади и люди.
Сотрудники Медицинской школы Стэнфордского университета, Медицинского колледжа Бейлора, Калифорнийского университета в Беркли (США), Университета Неймегена имени святого Радбода Утрехтского (Нидерланды) и Копенгагенского университета (Дания) идентифицировали метаболит — небольшую молекулу, — который вырабатывается во время физнагрузок и эффективно снижает аппетит у мышей с избыточной массой тела. Исследование опубликовано в журнале Nature.
О пользе упражнений, защищающих от ожирение и связанных с ним кардиометаболических заболеваний, напоминать не нужно. Между тем отсутствие физической активности повышает риск ожирения, нарушений обмена веществ и смертности от всех причин, поэтому в последние десятилетия не утихает интерес к поискам «молекулярных преобразователей», способных опосредовать преимущества занятий спортом.
Ранее ученые находили специфические сигнальные молекулы (синтезируются в сигнализирующей клетке для передачи сигнала другой клетке), регулируемые физическими упражнениями. Однако степень, в которой эти молекулы выступают важными медиаторами — так называемыми посредниками — тренировок, оставалась до конца не изученной. Авторы новой работы задались целью провести масштабную и беспристрастную оценку циркулирующих метаболитов, вырабатываемых во время физических упражнений. Для этого они выполнили метаболомный анализ крови мышей, бегавших на дорожке буквально до изнеможения.
«Мы выявили увеличение количества некоторых метаболитов, включая лактат, фумарат и сукцинат, которые, как выяснилось ранее, регулируются физической активностью. Однако метаболит, сильнее всего индуцируемый упражнениями, мы обнаружили помощью нецелевой метаболомики (метаболомика — наука, изучающая низкомолекулярные соединения, конечные продукты обмена веществ). Он имел отношение массы к заряду 236,0928, что соответствовало химической формуле C12H14NO4. Но такая молекула не соответствовала метаболиту в нашем первоначальном целевом списке», — рассказали исследователи.
Поэтому они провели целенаправленный и нецелевой метаболомный анализ крови чистокровных скаковых лошадей, которые всегда демонстрируют превосходные спортивные результаты; образцы собирали до и после скачек. В итоге ученые выявили ту же самую молекулу (отношение массы к заряду — 236,0928).
«Фрагментация этого метаболита выявила “дочерний” ион с отношением массы к заряду 88,040, соответствующий C3H6NO2. На основании этого исходный метаболит предварительно отнесли к Lac-Phe — амидированному конъюгату лактата и фенилаланина (то есть молекула синтезируется из побочного продукта интенсивных физнагрузок, ответственного за ощущение жжения в мышцах (лактат), и аминокислоты — одного из строительных блоков белков (фенилаланин). <…> Количественное определение уровня циркулирующего Lac-Phe у мышей и скаковых лошадей выявило пиковые концентрации после тренировки. Показатели Lac-Phe в крови у мышей значительно повышались сразу после бега и возвращались к исходному уровню спустя час. Lac-Phe среди прочего выявили во многих тканях организма грызунов, но там их уровни не зависели от бега», — объяснили авторы работы.
Последующие эксперименты показали, что высокие дозы Lac-Phe в течение 12 часов подавляли аппетит у грызунов, страдающих ожирением, — примерно на 50% по сравнению с контрольными группами, не влияя на активность либо расход энергии. Когда подопытным на протяжении десяти дней вводили Lac-Phe, у них наблюдались снижение массы тела (из-за потери жира) и улучшенная толерантность к глюкозе. Эффект проявлялся только после физнагрузок, но не в состоянии покоя, и исключительно у мышей с лишним весом. Генетическое устранение биосинтеза Lac-Phe, против, заставляло животных больше есть и провоцировало у них ожирение.
В небольшой части исследования также участвовали люди. Оказалось, когда они занимались спортом, наиболее резкое повышение уровней Lac-Phe в крови вызывали спринт-тренировки. На втором месте были силовые упражнения с отягощениями, на третьем — занятия на выносливость. Увы, метаболические эффекты Lac-Phe на людях ученые не оценивали, поэтому потребуются дополнительные исследования.
Автор: Мария Азарова