Ученые Гарвардского института стволовых клеток (HSCI) нашли способ как производить больше сжигающих энергию человеческих коричневых жировых клеток, так и делать сами клетки более активными, открытие, которое может иметь терапевтический потенциал при диабете, ожирении и других метаболических заболеваниях.
В отличие от энергосберегающего белого или "плохой," жировые клетки, "хороший" коричневые жировые клетки производят белок под названием UCP1, который преобразует энергию, хранящуюся в глюкозе и жирных кислотах, в тепло, чтобы поддерживать тепло тела. В активном состоянии коричневые жировые клетки также могут использовать энергию, запасаемую белыми жировыми клетками, и в результате уменьшать размер соседних белых жировых клеток.
Исследовательская группа, состоящая из ученых Гарвардского университета и Гарвардского диабетического центра Джослина под руководством главного преподавателя ИСКЧ Ю-Хуа Цзэна, определила, что количество сожженной энергии варьируется от человека к человеку и от клетки к клетке. Как оказалось, сказал Ценг, "Не все жировые клетки одинаковы."
Исследователи определили, что целый набор генов помогает определить, сколько UCP1 будет производить коричневая жировая клетка после созревания, и эти гены по-разному контролируют производство UCP1. Некоторые, по словам Цзэна, действуют как переключатели: когда ген включен, бурые жировые клетки могут вырабатывать белок, сжигающий энергию, а когда он выключен, он не работает. Другие гены действовали больше как регулятор яркости света, который регулирует или точно регулирует количество созданного UPC1.
Исследование было опубликовано онлайн в журнале Nature Medicine. Ценг сотрудничал с Ли Рубином из HSCI и исследователями из Национальных институтов здравоохранения, Джослин, Бостонского университета, больницы диакониссы Бет Исраэль и Университета Фудань в Китае.
Знание того, какие гены контролируют UCP1, должно помочь ученым в разработке методов лечения. "Мы могли бы взять образцы жира у пациентов, перенесших липосакцию, и очистить эту конкретную популяцию клеток-предшественников," сохраняя только те, которые в конечном итоге будут производить высокоактивные коричневые жировые клетки, "и позвольте им дифференцироваться в коричневые клетки, а затем вернуть их в индивидуум," Ценг сказал. После возвращения в организм пациента дополнительные коричневые жировые клетки будут сжигать энергию существующих белых жировых клеток.
Ценг надеется, что этот метод в конечном итоге сможет заменить инвазивные процедуры, такие как липосакция и операция желудочного обходного анастомоза. Хотя липосакция удаляет белые жировые клетки, она не делает бурые жировые клетки более эффективными. А обходной желудочный анастомоз хоть и спасает жизнь, но может быть рискованным. Ценг считает, что клеточная терапия поможет "намного безопаснее и менее инвазивно."
Контроль над генами может позволить ученым улучшить работу посредственных бурых жировых клеток. Это потенциально может позволить коричневым жировым клеткам удалять большое количество циркулирующей глюкозы, связанной с диабетом 2 типа, и циркулирующие жирные кислоты и триглицериды, которые являются признаком метаболического синдрома.
"Понимая, как жировые клетки становятся термогенно активными, то есть они используют энергию для производства тепла и, таким образом, сжигания калорий, мы можем открыть новые терапевтические средства для лечения ожирения и метаболических заболеваний," сказал Чад Коуэн, главный преподаватель ИСКЧ, который, среди прочего, также изучает терапевтический потенциал бурых жировых клеток.
В 2014 году Коуэн идентифицировал два препарата, способных преобразовывать стволовые клетки, производящие белый жир, в те, которые делают коричневый жир. "Это последнее исследование дает нам новые инструменты и цели, которые можно использовать в борьбе с ожирением," Коуэн сказал.