Печень играет жизненно важную роль в метаболизме — биологическом процессе, который превращает пищу в энергию. Мы знаем, что избыточный вес может негативно повлиять на метаболическую активность, но не знаем, как именно. Чтобы лучше понять это, исследователи сравнили печень мышей с обычным весом и мышей, страдающих ожирением. Они были удивлены, обнаружив, что биологическая регуляция метаболической активности после периода еды и голодания у них поменялась местами. Их выводы были опубликованы в iScience .
У типичных мышей аллостерическая регуляция (процесс, контролирующий обмен веществ) подавлялась во время кормления и активировалась при голодании. Однако у мышей с ожирением аллостерическая регуляция усиливалась во время кормления и снижалась при голодании. Исследование причин такого обратного биологического поведения может помочь медицинским работникам понять, как ожирение влияет на организм и развитие заболеваний.
По оценкам Всемирной федерации ожирения (WOF), к 2035 году более 4 миллиардов человек будут иметь избыточный вес или жить с ожирением. Это может привести к росту заболеваний, связанных с ожирением, таких как болезни сердца , неалкогольная жировая болезнь печени и диабет 2 типа. Выявление причин и последствий ожирения, которое сейчас считается сложным заболеванием, имеет ключевое значение для врачей, стремящихся оказать поддержку и помочь людям оставаться здоровыми.
Одним из известных способов влияния ожирения на здоровье является воздействие на метаболизм — процесс, посредством которого наш организм получает, сохраняет и использует энергию из пищи. Определенные органы играют ключевую роль в этом процессе, особенно печень. Здесь не только перерабатываются продукты питания для получения энергии, но это одно из мест, где полезные продукты в конце метаболического процесса сохраняются до тех пор, пока они нам не понадобятся.
Иллюстрация результатов трансомного анализа. Аллостерическая регуляция, контролирующая обмен веществ, снижалась у типичных мышей во время кормления (тонкая синяя стрелка, слева) и повышалась во время голодания (толстая синяя стрелка), но у мышей с ожирением (ob/ob) происходил обратный процесс (толстая и тонкая красные стрелки). Экспрессия фермента не изменилась. Фото: 2023 Шинья Курода.
Чтобы лучше понять влияние ожирения на печень, исследователи сравнили печень обычных мышей и мышей, страдающих ожирением, после периодов кормления и голодания.
Команда провела трансомикный анализ — подход, при котором они собрали данные о пяти наборах биологических процессов (мультиомика). Затем они объединили эти слои данных с информацией из биологических баз данных, чтобы создать трансомную сеть. Это дало им представление о том, как взаимодействуют различные уровни.
«Мы построили трансомную сеть метаболических реакций в печени мышей, которые могли свободно питаться. Затем мы сравнили это с данными, которые мы ранее получили от мышей, которые голодали в течение 16 часов», — объяснил профессор Шинья Курода из Высшей школы медицины. Наука в Токийском университете.
«Хотя ферментная и аллостерическая регуляция, которая контролирует метаболизм, подавлялась у типичных мышей во время кормления, мы были удивлены, обнаружив, что у мышей с ожирением происходит обратное и что эта активность увеличивается».
Мыши ob/ob, страдающие ожирением, едят чрезмерно, и их обычно используют для исследования диабета 2 типа. Мутировавший ген, вызывающий повышенный аппетит у мышей ob/ob, привел к открытию гормона лептина, который контролирует жировые отложения путем подавления голода и отсутствует у мышей с ожирением. Фото: 2023 Шинья Курода.
Когда мы едим, наша печень накапливает запасы энергии, которая затем высвобождается по мере необходимости. Эта система известна как метаболический гомеостаз. Однако исследователи увидели, что у мышей с ожирением это равновесие нарушилось, то есть нормальная функция была нарушена, что указывает на потенциальный сбой в системе. Это может привести к метаболическим нарушениям , таким как усталость, недостаток энергии и снижение аппетита.
Напротив, они увидели, что регуляция транскрипции , процесс, который регулирует метаболизм и контролирует активность клеток на генетическом уровне, не сильно меняется между питанием и голоданием. Это означает, что по сравнению с аллостерической регуляцией она более стабильна и меньше зависит от того, что мы едим.
Команда отметила, что то, что они наблюдали, может быть не только свидетельством нарушения работы только печени, но и изменением более широких метаболических циклов во всем организме.
«Ожирение — это метаболическое заболевание, поэтому, чтобы понять его, важно построить трансомную сеть с метаболомом (полным набором низкомолекулярных химических веществ) в ее центре», — сказал Курода.
«Нас интересует не только печень, но и то, как продукты метаболических реакций циркулируют между печенью и мышцами через кровь у мышей с ожирением , над чем мы сейчас и будем работать».
