Изследователи от SAS участваха в две важни открития. Те бяха публикувани през юли в медиите, които са сред най-престижните в света. Констатациите са свързани с обещаващата способност за насочване на телесните мазнини и структурата на важните протеини.
2 август 2007 г. от 00:00 ч
В първия случай в Nature Medicine е публикувана статия на Ричард Kvetňanský от Института по експериментална ендокринология на Словашката академия на науките в Братислава. Те се фокусираха върху все още недостатъчно проучената връзка между стреса и затлъстяването. Те намериха начин да добавят и премахват мазнини от избрани части на тялото на лабораторни мишки чрез инжекции на нетоксично вещество.
Във втория случай Мариан Фаркашовски от Института по молекулярна биология на Словашката академия на науките в Братислава също публикува предварително резултатите онлайн в Nature с чуждестранни колеги. Те изучавали човешки септини, мистериозни протеини, които са сред ключовите играчи в клетките на много организми.
Мариан Фаркашовски на текущото изображение от лабораторията. Снимка: Renáta Knirschová/BMB SAS.
Напълняване и отслабване чрез инжекции
Ричард Kvetňanský и колегите му описаха механизма, чрез който стресът причинява аномално наддаване на тегло при мишки и как може да се манипулира. В началото има невротрансмитер (невропептид) Y или NPY, вещество, секретирано от нервите на системата, което подготвя тялото за стрес. Неговият ефект се медиира от друго вещество, невропептидния рецептор Y2 или NPY2R.
Бедни и тлъсти мишки от изследваните обекти. Снимка: Джорджтаунски университет.
Изследователите добавят мазнини към избрани области от тялото на мишката чрез инжектиране на NPY. В рамките на две седмици мишките натрупват тегло и обем на мастната тъкан с до 50 процента. Хронично стресираните мишки са по-активирани от тандема NPY-NPY2R. Но когато им инжектираха вещество, блокиращо активността на NPY2R, те бързо отслабнаха, отново с до 50 процента.
От мишка до човек
Отначало учените не вярваха на очите си, но резултатите от четиригодишните експерименти бяха недвусмислени. След като намалиха количеството мазнини в коремната област, мишките също загубиха мазнини в черния дроб и скелетните мускули. Това помогна да се "нареди" тяхната инсулинова резистентност, непоносимост към глюкоза, кръвно налягане и съдови възпаления.
Освен това първите резултати от същите експерименти с маймуни сочат към подобен механизъм. Това може да обясни защо хората с хроничен стрес печелят повече, отколкото би трябвало, съдейки по количеството консумирани калории (въпреки че други хора губят тегло, когато са подложени на стрес.) Това е първото изследване, което доказва директния ефект на стреса върху натрупването на мазнини. Въпросът не е само в мозъка, както се смяташе досега (т.е. контрола на апетита и хипоталамусния метаболизъм като цяло), а в директния физиологичен отговор на самата мастна тъкан на стрес.
Стрес за затлъстяване
Експериментите симулират хроничния стрес, който мишките могат да срещнат в природата. В продължение на две седмици те винаги стояха в студена вода по един час на ден или бяха стресирани за същия период от време от агресивна доминираща мишка.
Хранеха ги или нормално, или с диета с високо съдържание на мазнини и захар. Стресираните животни не наддават при нормална диета, но подчертават висококалоричната да, дори два пъти повече, отколкото при прием на калории. И освен това, особено в областта на корема.
Стресираните животни са консумирали същото количество такава диета като контролните ненатоварени животни, но техният метаболизъм очевидно се е отнасял по различен начин. Еволюционно има смисъл, ако в трудни моменти се съхраняват повече мазнини от енергийния резерв. Хората могат да работят по същия начин.
Изображения с магнитен резонанс на тела на мишка. Горните показват общата мастна тъкан в корема, долните - вътрешната мазнина на напречното сечение на тялото. Третата и четвъртата мишки отляво бяха на висококалорична диета, третата беше стресирана от престоя в студена вода, четвъртата беше агресията на доминиращата мишка. Жълтите, оранжевите и кафявите тонове съответстват на мастната тъкан. Първият отляво е контролни мишки на нормална диета, вторият на висококалорична, но ненатоварена диета. Двете мишки вдясно бяха на висококалорична диета и бяха под стрес от студа, но не наддадоха след блокадата на NPY2R. Снимка: Природна медицина.
По-здравословно стареене?
Ако новото откритие бъде окончателно потвърдено при хората, то ще бъде използвано най-бързо в козметичната и реконструктивната пластична хирургия. Тъй като ви позволява да добавяте мазнини като присадки, това ще помогне за подмладяване на лицето, коригиране на гърдите, седалката на бедрата и увеличаване на устните. Простите инжекции гарантират предсказуеми резултати от процедурата, са евтини, съвместими със собствената тъкан на пациента и процедурата е постоянна. Възможността за локално отстраняване на мастната тъкан чрез блокиране на NPY2R води до идеята да се замени премахването на мазнините днес, което все още е хирургична процедура с всички рискове. Лесното и безопасно попълване на желаното и премахване на нежеланите мазнини може да промени настоящия характер на застаряващите хора. И с огромната роля на излишните мазнини при болести, това също ще облекчи съпътстващите здравословни симптоми.
Това откритие вероятно няма да ни позволи да ядем това, което искаме и колкото искаме, и след това да го разрешим, като блокира NPY2R, но със сигурност ще допринесе значително за подобряване на човешкото здраве и качеството на живот.
12-членен екип от учени от САЩ, Словакия и Австралия беше координиран от Зофия Зуковска от университета Джорджтаун във Вашингтон.
Мистериозни ключови играчи
Септините са група протеини, които се променят минимално в еволюцията. Те са толкова важни, че просто не могат да бъдат пуснати на мода, така да се каже. Те обикновено се съединяват в по-къси (олигомери) и по-дълги вериги (полимери), от които се образуват различни дълги влакна, широки 7-9 нанометра (милиардни части от метър). Обикновено влакнестите единици измерват 25-32 нанометра.
Септините са открити през 1970 г. в бутонизиращи дрожди, където образуват пръстен в стеснената зона между майчината и дъщерната клетки, организирайки клетъчното делене. Оттогава е установено, че те участват в редица други важни вътреклетъчни движения и процеси в допълнение към клетъчното делене. Те са един от ключовите компоненти на „скелета“ на клетката и действат като „скеле“ за много други протеини.
Уникална структура
Все още обаче се знае малко за структурата на отделните септини и техните комплекси и начина, по който те образуват влакна. Мариан Фаркашовски и колеги вече са картографирали структурата както на човешкия септин SEPT-2, така и на тройния комплекс от човешки септини SEPT2 - SEPT6 - SEPT7. Те използваха рентгенова кристалография (протеините първо бяха оставени да кристализират, за да могат да бъдат добре осветени от рентгенови лъчи) и електронен микроскоп. Новооткритите детайли на структурата правят септините коренно различни от другите части на клетъчния "скелет".
Септини и здраве
Септините са известни в гъбични и животински клетки, но не и в протозои и растения. Например, дрождите имат седем гена, които кодират септини, червеи два, а хората тринадесет. Неправилната структура и по този начин функцията на човешките септини изглежда участва в развитието на няколко сериозни заболявания, особено невродегенеративни заболявания, като болестта на Алцхаймер и Паркинсон, но в този контекст се говори и за ракови заболявания като левкемии или лимфоми.
Шесткомпонентни единици човешки септинови влакна под електронен микроскоп. Снимка: Природа.
И така, какво е основното практическо значение на новите знания за структурата на септините? Те са предпоставка за пълно разбиране на функцията на септините, които след това могат да се използват за лечение на тези заболявания. Разнообразието от важни роли на септините в клетките насочва към няколко други приложения, например в биотехнологиите.
Осемчленен екип от учени от Германия, Словакия и САЩ координира Алфред Витингхофер от Института за молекулярна физиология Макс Планк в Дортмунд.