Порочный круг. Найден ответ на вопрос, почему так трудно похудеть
- Ожирение и жировая ткань
- Откуда берется жир
- Ген лишнего веса
- Разорвать порочный круг
Известно: чем толще человек, тем сложнее ему сбросить вес. Недавно биологи выяснили, почему так происходит. Оказывается, при избытке жиров в организме перестраивается механизм работы митохондрий — «энергетические станции» клеток мельчают и теряют способность разлагать жиры.
Ожирение и жировая ткань
По оценкам Всемирной организации здравоохранения, у 1,9 миллиарда взрослых и 380 миллионов детей в мире — избыточный вес или ожирение. По сравнению с 1975-м этот показатель по взрослым удвоился, а по детям и подросткам вырос на порядок. Ожирение признано ВОЗ глобальной эпидемией, с которой напрямую связано резкое увеличение числа сердечно-сосудистых заболеваний, распространение диабета второго типа, рака груди, толстой кишки и поджелудочной железы.
Полвека назад считали, что людям с избыточным весом просто не хватает силы воли, чтобы похудеть. Со временем стало ясно: причина ожирения — в нарушениях конкретных физиологических процессов. Сегодня ожирение рассматривают как хроническое заболевание, связанное с обменом веществ. Оно возникает, когда в организме накапливается слишком много жира, который хранится в жировой ткани, состоящей из специализированных клеток — адипоцитов.
Жировую ткань подразделяют на белую и бурую. Белая — это запас липидов, который организм откладывает на черный день. Главная функция бурой — термогенез, способность организма поддерживать внутреннюю температуру. Накопления излишнего жира связаны с белой жировой тканью, которая образуется в брюшной стенке, на ягодицах и бедрах, вокруг внутренних органов. Бурая ткань наиболее развита у новорожденных. У взрослого человека она присутствует в виде тонкого подкожного слоя, за грудиной, вдоль позвоночника и между мышцами.
Откуда берется жир
В условиях избытка питательных веществ организм включает механизм липогенеза — преобразования лишних углеводов в липиды. В основном это жирные кислоты, которые накапливаются в адипоцитах белой жировой ткани. В период голода запускается обратный процесс — липолиз. Липиды высвобождаются и используются в качестве топлива внутренними органами.
Главная функция адипоцитов — хранить запас жирных кислот и по мере необходимости переводить его в энергетически доступную для организма форму. Основной объем этих клеток заполняет огромная липидная капля, окруженная ободком цитоплазмы, а на периферии располагаются клеточное ядро и небольшое количество митохондрий.
В митохондриях, которые еще называют «энергетическими станциями» клетки, происходит окисление липидов и образование АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты) — универсального источника энергии для всех процессов в организме. От того, насколько хорошо работают эти клеточные органеллы, зависит эффективность переработки накопленного жира. Однако до последнего времени ученые не знали, какие факторы влияют на работу митохондрий адипоцитов.
Ген лишнего веса
Митохондрии меняют форму в ответ на изменения клеточной среды, поступление определенных веществ и потребность организма в энергии. Получая белковые сигналы, компоненты митохондрий реорганизуются — либо удлиняются путем слияния, либо делятся на фрагменты. Более мелкие фрагментированные митохондрии хуже перерабатывают липиды, поскольку менее эффективно окисляют жирные кислоты.
Биологи из Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего вместе с коллегами из Швеции, Австралии и Германии в экспериментах на мышах обнаружили, что при ожирении способность митохондрий окислять липиды ухудшается. Это затрудняет процесс сжигания жиров и запускает порочный круг набора веса.
Исследователи выяснили, что в адипоцитах мышей, которым давали корм с высоким содержанием жиров, вырабатывалось больше фермента RalA, активирующего белок Drp1, который отвечает за деление митохондрий. Кроме того, этот фермент модулирует инсулин в жировой ткани, и при его избытке нарушается метаболизм глюкозы. Авторы отмечают, что при накоплении избыточных жиров RalA производится только в белой жировой ткани. В бурой ничего подобного не происходит.
Для проверки гипотезы о том, что диета с высоким содержанием жиров приводит к дисфункции митохондрий из-за активности RalA, ученые создали линию мышей с «отключенным» геном, кодирующим этот белок. При той же самой диете трансгенные животные набрали меньший вес, были более толерантны к глюкозе, а их метаболический профиль и показатели функции печени оказались значительно лучше, чем у обычных мышей из контрольной группы.
Диета с высоким содержанием жиров приводит к дисфункции митохондрий в адипоцитах белой жировой ткани и нарушению липидного обмена
«Хроническая активация гена RalA играет решающую роль в переходе от здорового веса к ожирению, — приводятся в пресс-релизе слова руководителя исследования профессора Алана Салтиеля. — Дисбаланс калорий при переедании приводит к увеличению веса, а также запускает метаболический каскад, который снижает способность жировых клеток сжигать энергию, что еще больше усугубляет ожирение».
Разорвать порочный круг
Авторы исследования предполагают, что аналогичный механизм действует и у людей. У человека тоже есть фермент RalA, и он также активирует белок Drp1, запускающий деление митохондрий.
«Прямое сравнение с реальными клиническими результатами подтверждает актуальность нашего открытия для людей и предполагает, что, разработав новые методы лечения, мы сможем предотвращать ожирение, воздействуя на путь RaIA, — поясняет Салтиель. — Поняв механизм, мы стали на один шаг ближе к разработке таргетной терапии, которая могла бы решить проблему увеличения веса и связанных с ним метаболических дисфункций».
В принципе, то, что при ожирении нарушается работа митохондрий, было известно и раньше. Главное достижение авторов в том, что они выяснили причину — установили, повышение какого белка к этому приводит.
«У людей с избыточным весом часто возникают трудности с похудением, — отмечает Людмила Фролова, врач-терапевт ООО «Лахта Клиника». — Осознание того, как именно взаимодействуют гормоны, пищевое поведение и метаболические процессы, помогает понять, почему однажды начавшийся процесс набора веса не только самоподдерживается, но и усиливается со временем».
«Первопричина ожирения — нарушение баланса между поступаемой и затрачиваемой энергией, — подчеркивает сотрудник Научного центра проблем здоровья семьи и репродукции человека кандидат медицинских наук Ксения Иевлева. — Белые жировые клетки — основные «хранилища» энергии в организме. Но они необходимы в строго определенных количествах. При ожирении процесс воспаления и избыточной продукции активных форм кислорода приводит к повреждению митохондрий. Нарушения их работы могут вызывать состояния, затрагивающие весь организм».
Возможно, в будущем «отключение» одного гена позволит людям есть все, что они хотят, и не толстеть. Пока же, считают эксперты, чтобы разорвать порочный круг набора веса, необходим комплексный подход: здоровый образ жизни, сбалансированное питание, регулярные умеренные физические нагрузки, сон и уменьшение стресса.