Зошто е важно да разбереме зошто сме дебели Макс-Планк-Гезелшафт
Одделение за епигенетика
Метаболички болести и 21 век
Брзото зголемување на дебелината кај популацијата и придружното зголемување на секундарните болести претставуваат голем предизвик за нашиот здравствен систем.Три од четири многу луѓе со прекумерна тежина развиваат овие секундарни болести, но изненадувачки, метаболизмот на една четвртина останува здрав на долг рок. Претходно непозната причина за ова сега е пронајдена во соработка со австриски научници: ензимот хем оксигеназа-1 (HO-1, [1]). Биопсии за црн дроб и маснотии од дебели глувци и луѓе, кои биле испитани во соработка со Медицинскиот универзитет во Виена и приватниот универзитет Парацелсус во Салцбург, покажуваат различни вредности на HO-1. Ова покажува дека луѓето со ниски вредности на HO-1 многу ретко развиваат секундарни болести, додека луѓето со високи вредности на HO-1 се погодени многу почесто (Слика 1). Оваа корелација помеѓу секундарните болести и HO-1 е поголема од, на пример, тежината, процентот на маснотии или количината на маснотии во стомакот. Ова укажува на тоа дека ХО-1 има директно влијание врз тоа дали лице со прекумерна тежина развива секундарни болести или не.
Сл. 1: HO-1 промовира воспаление во масното ткиво во случај на дебелина. Здравото масно ткиво (лево) обично нема фагоцити (зелено обоено), кои, сепак, често се јавуваат кај метаболички заболено ткиво (десно).
Со цел поблиску да се испита оваа хипотеза, беа спроведени истраги во соработка со Харалд Естербауер од Медицинскиот универзитет во Виена нокаут-Глувци. Ако е исклучен ензимот HO-1 во макрофагите, т.е. клетките чистачи на имунитетниот систем, овие глувци остануваат трајно здрави и покрај тоа што се многу дебели и не развиваат дијабетес и замастен црн дроб како нивните генетски непроменети браќа и сестри. Масното ткиво на генетски немодифицирани глувци со прекумерна тежина покажува големи акумулации на про-воспалителни макрофаги, што може да предизвика дијабетес тип 2 и хронично воспаление. Ако ензимот се отстрани од макрофагите, овие фагоцити не се акумулираат и глушецот останува здрав.
Потоа, ХО-1 беше исклучен во клетките на црниот дроб, и тоа исто така имаше позитивен ефект врз животните. Дури и кога овие животни долго време се хранеле со многу енергетска храна и станале дебели, клетките на црниот дроб подобро реагирале на инсулин и оштетување на црниот дроб не се случило. HO-1 промовира инсулинска резистенција во клетките на црниот дроб, а со тоа и дијабетес со промена на инсулинските рецептори на клетката преку средни чекори. Покрај тоа, активноста на митохондриите, мобилните електрани, е значително поголема во клетките на црниот дроб без HO-1 - енергијата потрошена преку храната не се чува во форма на маснотии или други извори на енергија, туку се обработува побрзо. Во исто време, митохондриите покажуваат зголемено производство на антиоксиданти. Ова директно ја намалува воспалителната состојба на имунолошкиот систем и истовремено ја зголемува чувствителноста на организмот кон инсулин - и двата се решавачки фактори за метаболички здрава состојба. Овие резултати ги отфрлаат претходните студии кои сугерираат дека HO-1 е антиинфламаторн ензим.
Нашата студија нуди ветувачки пристапи за рано дијагностицирање и лекување на секундарни болести поврзани со дебелина. HO-1 исто така може да има централна улога во други болести кои се поврзани со нарушена функција на митохондриите и воспаление. Првите резултати за терапевтски инхибитори се очекуваат за две до три години.
Како татко, како син
Сл. 2: Генетски идентични мушички, чии татковци јаделе храна со висока содржина на шеќер, покажуваат поотворена структура на хроматин, препознатлива од десната страна по црвените пигментирани аспекти. Како резултат, овие мушички покажуваат и поблага дебелина.
Дебелината е наследна до одредена мера. Досега, таканаречените студии за асоцијација ширум геноми (GWAS) навистина упатуваа на неколку специфични гени, но тоа не може да го објасни моменталното зголемување на луѓето со прекумерна тежина во популацијата. Значи, мора да има друга компонента која е одговорна за ова зголемување. Влијанијата врз животната средина, како што е покажано во многу примери во меѓувреме, можат да го променат изразот на гените и овие промени можат да бидат наследни, при што ДНК-кодот останува ист. Овој феномен е познат како епигенетика. Во една студија заедно со колегите од Шпанија и Шведска покажавме колку премногу шеќер во исхраната на татковците од овошни мушички доведува до дебелеење кај нивните синови [2]. И покрај очигледните разлики помеѓу мувите и луѓето, овие резултати се релевантни, бидејќи истите промени може да се најдат, на пример, кај идентични, т.е. генетски идентични близнаци, од кои едната станува со прекумерна тежина.
Со цел да се открие кои гени се неопходни за пренос на информации од татковци на синови, биле спроведени експерименти со други мутанти. Откриено е дека ензимите кои посредуваат во метилацијата на хистон-3-К9 и хистон-3-К27 се неопходни за наследување на дебелината. Овие ензими - одговорни за тесното пакување на ДНК - се помалку изразени кај потомството со прекумерна тежина (Слика 2). Резултатите од другите студии кои ја испитувале дебелината кај глувците и луѓето покажуваат дека овие резултати се релевантни и за нас луѓето. Истите гени кои се одговорни за тесното пакување на ДНК, исто така, се помалку изразени кај глувците со прекумерна тежина и кај луѓето.
изгледи
Благодарение на студиите презентирани погоре, сега може подобро да се разбере зошто некои луѓе со прекумерна тежина развиваат секундарни болести, а други не. Би било интересно да се знае за кои други болести е одлучувачки механизмот на HO-1. Во моментов, фокусот сега треба да биде насочен и кон развој на лекови. Студијата со мувите покажува зошто некои од нас развиваат дебелина и какво влијание можат да имаат татковците врз неа. Исто така, би било особено интересно да се провери кои други својства можат да се наследат на овој начин и како може да се спречи или користи ова наследство.