Метаболические изменения в жировых тканях при лишнем весе связаны с негативными побочными эффектами

20.04.2021

В исследовании, проведённом Хельсинским университетом, участвовали 49 пар однояйцевых близнецов. Учёные изучили их композицию тела и метаболизм, взяли биопсию жировой и мышечной тканей и применили несколько способов анализа экспрессии широкого диапазона генов, а также протеома и метаболома.

Результаты исследования были опубликованы в журнале Cell Reports Medicine.

Согласно результатам анализа, на фоне ожирения в жировых тканях в значительной мере снижается эффективность механизмов митохондриального метаболизма. Поскольку митохондрии – это главный клеточный источник энергии, нарушение их функции способствует избыточному весу.

В данном эксперименте учёные впервые сравнили эффекты ожирения в митохондриях мышечных тканей однояйцевые близнецов. Оказалось, что функция митохондрий в мышечных тканях тоже нарушена, но изменения менее масштабные, чем в жировых.

Результаты исследования представляют собой надежное доказательство связи между низкой эффективностью митохондрий жировых тканей и провоспалительным состоянием. Более того, полученные данные указывают на связь метаболических изменений жировой ткани с накоплением жира в печени, преддиабетическими нарушениями, метаболизмом глюкозы и инсулина, а также с уровнем холестерина.

"Если митохондрии – клеточные энергостанции – сравнить с мотором автомобиля, то можно сказать, что мощность двигателя снижается по мере увеличения веса. Вдобавок митохондриальный двигатель с пониженной мощностью способен вырабатывать токсичные "выхлопные газы", вызывающие воспаление жировой ткани и, как следствие, болезни, связанные с ожирением", - рассказала профессор Кирси Пьетилаайнен из отдела исследований ожирения Хельсинского университета.

"Нас удивило то, что митохондриальные механизмы в мышцах оказались совершенно несвязанными с этим негативным эффектом", - добавила Пьетилаайнен.

Ожирение влияет и на метаболизм аминокислот

В ходе эксперимента ученые наблюдали влияние изменения митохондриальной функции на метаболизм аминокислот. Метаболизм незаменимых аминокислот с разветвлёнными цепочками оказался ослабленным в митохондриях как жировой, так и мышечной тканей.

"Это очень важное наблюдение, так как ухудшение процесса расщепления этих аминокислот и, как результат, повышение их концентрации в крови, напрямую связаны с преддиабетическими изменениями и накоплением жира в печени по результатам предыдущих исследований близнецов", - объяснила Пьетилаайнен.

Ожирение и сопутствующие ему многочисленные заболевания в наши дни широко распространились, их уровень постоянно растет. Хотя образ жизни влияет на развитие ожирения, гены тоже играют важную роль.

"Однояйцевые близнецы обладают одинаковым набором генов и их вес обычно почти одинаков. Изучение близнецов – это лучший способ исследования взаимодействия между генами и образом жизни. Несмотря на идентичный геном, гены и даже митохондрии близнецов могут функционировать с разной интенсивностью. Мы использовали эту особенность для изучения влияния лишнего веса на функцию тканей", - сказала Пьетилаайнен.

Исследование: Birgitta W. van der Kolk, Sina Saari, Alen Lovric, and col. Molecular pathways behind acquired obesity: adipose tissue and skeletal muscle multiomics in monozygotic twin pairs discordant for BMI. Cell Reports Medicine, 2021; 100226 DOI: 10.1016/j.xcrm.2021.100226