Гормон, который решит проблему ожирения

В начале 2012 года группа ученых из США, Италии и Дании открыла неизвестный доселе науке гормон. И хотя опыты на мышках ставились во благо решения общечеловеческих первоочередных задач: поиска лекарств от ожирения и диабета, - результаты этих исследований могут оказаться невероятно полезными в сфере спортивной индустрии, в частности, в бодибилдинге. Суть следующая: найденный гормон невероятно эффективно преобразует злополучный «белый» жир, который так нам всем ненавистен, в жир «бурый», который регулирует температуру тела и не запасает лишних энергоресурсов, опасных для идеальной формы наших атлетических тел. Не исключено, что уже в ближайшем будущем мы сможем получить новый, чертовски эффективный жиросжигатель и забыть о мучениях семи кругов «сушки».

Еще в 2009 году три группы ученых из Голландии, США и Швеции доказали, что разделение жировых клеток – адипоцитов - на два типа: «бурые» и «белые», - вопреки многолетней уверенности физиологов в обратном, свойственно не только младенческому организму, но является вполне естественным и функциональным в организме взрослого человека. Три исследования, разбивающие гипотезу «жира новорожденного ребенка», были опубликованы в журнале The New England Journal of Medicine(кому интересно, ссылки на три оригинальных англоязычных исследования я дам в конце этого материала). 

«Белые» адипоциты – это клетки, образующие белую жировую ткань, главным свойством которой является запасание и дальнейшая выработка энергии, то есть синтез АТФ. Жир в такой клетке находится в полужидком состоянии и представлен в основном триглицеридами и сложными эфирами холестерина. 
«Бурые» адипоциты образуют «бурую» жировую ткань организма. Клетка такого адипоцита содержит малое количество жира и буквально напичкана митохондриями, за счет чего ткань и становится бурого цвета. Главной функцией этих клеток является обеспечение теплопродукции, то есть попросту – выделение тепла, а не энергии. В этом и заключается главное отличие «бурого» жира от «белого», которое обусловлено фактом наличия в «бурой» ткани особого белка -термогенина. Этот белок разобщает окислительное фосфорилирование и дыхательную цепь: ток протонов через белки мембраны обеспечивает не синтез АТФ, как это происходит в других тканях, а выделение тепла. 


И так, всем нам хорошо известно, что при физических нагрузках энергетические затраты организма непропорционально возрастают: энергии тратится намного больше, чем необходимо для выполняемой работы. Также биологам давно хорошо известен факт, что нагружая работой скелетные мышцы, мы провоцируем повышение содержания в них белка – фактора транскрипции PGC-1alpha (этот белок экспрессируется в бурой жировой ткани, сердце, скелетных мышцах и почках, что соотвественно делает его одним из ключевых участников в метаболических процессах перечисленных органов). Повышенное содержание этого белка в организме благоприятно воздействует не только на мышцы, но на весь организм, препятствуя образованию ожирения и диабета в старости. 


Исследования на мышках показали, что у трансгенных (со встроенной в организм чужеродной генетической моделью какого-либо свойства) особей с повышенным уровнем PGC1, которые в течение трех недель активно бегали в колесе и плавали в резервуарах, уровень термогенина в подкожном белом жире резко возратал (в 25-65 раз) и число “бурых” адипоцитов увеличивалось. 
Для наглядного доказательства воздействия мышечных клеток на жировые ученые обработали культуру белых адипоциотв жидкостью, в которой культивировали мышечные клетки с повышенным содержанием белка PGC1. Результат получился удивительным: белые клетки жировой ткани “побурели”. С помощью сложных методик селекции, которые я тут излагать не буду, клеток – “кандидатов” ученые отобрали пять белков, чей синтез в мышцах увеличивается под воздействием PGC1. Оказалось, что один из главных кандидатов на победу - белок FNDC5 - повышал уровень информационной РНК (мРНК) белка термогинина при очень малой концентрации (уже при 20 нМ) аж в 77 – 500 раз. Этот эффект запускал реакцию при которой уровень белков, характерных для бурых адипоцитов, резко увеличивался, а количество белков, характеризующих “белые” адипоциты, наоборот сокращалось. На клеточном уровне произошло следующее: клетки белой жировой ткани стали потреблять вдвое больше кислорода и почти перестали синтезировать АТФ, а значит - стали тратить больше энергии. Этот эффект тогда еще безымянного белка оказался специфическим. При расшифровке секретируемого полипептида получилась последовательность из 112 аминокислот, которой дали имя “иризин”. 
Заначительно упрощающей дальнейшую работу с иризином особенностью оказалось его стопроцентное совпадение у мыши и человека. 

клетки в белой (слева) и в в бурой (справа) жировой ткани развиваются из разных предшественником и под влиянием разных генов. Из статьи: Denis Richard, Frederic Picard. Brown fat biology and thermogenesis // Frontiers in Bioscience. 2011. V. 16. P. 1233-1260

Следующим этапом исследования новоиспеченного гормона стало доказательство наличия его в плазме крови (уже не важно, у каких млекопитающих, так как оказалось, что этот белок одинаково важен для всех видов). Через неколько недель систематических физических упражнений уровень иризина повышается в 1,5-2 раза. Этот эффект опять же впервые проверялся на трансгенных мышках, которым вводился ген FNDC5 c помощью вектора - транспортера, посылающего его прямо в клетки печени. В результате печень мышей начинала производить иризин в больших количествах, повышая его уровень в крови в 3-4 раза. Важно, что ученым не удалось выявить ни одного побочного эффекта от этой манипуляции. Через 10 дней уровеннь мРНК термогенина в белом подкожном жире у мышей увеличился в 13 раз, и там появились типичные бурые жировые клетки. То есть, та жировая прослойка, с которой мы все усердно боримся на «сушке» чудесно конвертировалась у мышей в полезный, «согревающий» жир.

Не сомотря на все чудеса, на первый взгляд действие иризина пока не объяснимо. Ведь по логике вещей при физической нагрузке, когда траты энергоресурсов многократно возрастают, организм должен переходить в режим экономии. Вместо этого он начинает производство полипептида, который многократно эти затраты увеличивает. Есть в работе ученых аккуратное предположение, что гормон как-то задействован в процессе терморегуляции организма, но это только гипотеза. Пока что неизвестен ни рецептор, через который иризин действует на клетки, ни изменения массы тела в следствие длительного приема. Все это еще предстоит исследовать. Но однозначно одно: потенциал иризина огромен. И не только для решения первостепенных задач фундаментальной медицины, как лечение ожирения при диабете, но и в периферийной сфере спортивной медицины. 



Ссылки на оригинальные работы:

1. Исследование иризина - Pontus Boström, Jun Wu, Mark P. Jedrychowski, Anisha Korde, Li Ye, James C. Lo, Kyle A. Rasbach, Elisabeth Almer Boström, Jang Hyun Choi, Jonathan Z. Long, Shingo Kajimura, Maria Cristina Zingaretti, Birgitte F. Vind, Hua Tu, Saverio Cinti, Kurt Højlund, Steven P. Gygi & Bruce M. Spiegelman. A PGC1-D-dependent myokine that drives brown-fat-like development of white fat and thermogenesis// Nature. Published online 11 January 2012.

2. Исследования по “бурому” и “белому” жиру – 1)Kirsi A. Virtanen, M.D., Ph.D., Martin E. Lidell, Ph.D., Janne Orava, B.S., Mikael Heglind, M.S., Rickard Westergren, M.S., Tarja Niemi, M.D., Markku Taittonen, M.D., Ph.D., Jukka Laine, M.D., Ph.D., Nina-Johanna Savisto, M.S., Sven Enerbäck, M.D., Ph.D., and Pirjo Nuutila, M.D., Ph.D. N Engl J Med 2009; 360:1518-1525. Functional Brown Adipose Tissue in Healthy Adults // The New England Journal of Medicine. Published online 9 April 2009.2) Aaron M. Cypess, M.D., Ph.D., M.M.Sc., Sanaz Lehman, M.B., B.S., Gethin Williams, M.B., B.S., Ph.D., Ilan Tal, Ph.D., Dean Rodman, M.D., Allison B. Goldfine, M.D., Frank C. Kuo, M.D., Ph.D., Edwin L. Palmer, M.D., Yu-Hua Tseng, Ph.D., Alessandro Doria, M.D., Ph.D., M.P.H., Gerald M. Kolodny, M.D., and C. Ronald Kahn, M.D. N Engl J Med 2009;360:1509-1517.Identification and Importance of Brown Adipose Tissue in Adult Humans // The New England Journal of Medicine. Published online 9 April 2009. 3) Wouter D. van Marken Lichtenbelt, Ph.D., Joost W. Vanhommerig, M.S., Nanda M. Smulders, M.D., Jamie M.A.F.L. Drossaerts, B.S., Gerrit J. Kemerink, Ph.D., Nicole D. Bouvy, M.D., Ph.D., Patrick Schrauwen, Ph.D., and G.J. Jaap Teule, M.D., Ph.D. N Engl J Med 2009; 360:1500-1508. Cold-Activated Brown Adipose Tissue in Healthy Men // The New England Journal of Medicine. Published online 9 April 2009.