داستان دو پروتئین: بهترین و بدترین سازگاری متابولیکی

8 جولای 2019 - فرضیه ریشه های تکاملی سلامت و بیماری(DOHaD) که توسط چندین مطالعه ی اپیدمیولوژیک و حیوانی پشتیبانی شده است، می گوید: محیط تغذیه ای در مراحل اولیه ی زندگی، تعیین کننده ی استعداد افراد در بزرگسالی برای ابتلا به بیماری های مرتبط با شیوه ی زندگی مانند چاقی، دیابت و حمله قلبی، است. بسیاری از این بیماری ها ناشی از کاهش متابولیسم میتوکندریایی در بافت های بدن هستند. حال محققان دانشگاه کوماموتوی ژاپن نشان دادند که دو مسیر متابولیکی دخیل در متابولیسم انرژی ممکن است در فرضیه DOHaD نقش داشته باشند.

تمام سلول ها بیان ژنهای مربوط به مسیرهای متابولیکی را تنظیم می کنند و با تغییرات محیطی مانند نوسانات تغذیه ای، عرضه ی اکسیژن، ورزش و دما، سازگار می شوند. سلول های بدن انسان برای تامین انرژی خود از دو نوع متابولیسم سلولی: تنفس میتوکندریایی و گلیکولیز استفاده می کنند. تنفس میتوکندریایی در هنگام در دسترس بودن اکسیژن (هوازی) انرژی را برای سلول تولید می کند و در هنگام کمبود اکسیژن (بی هوازی) انرژی سلول از مسیر گلیکولیز فراهم می شود. فعالیت ژنهای متابولیکی به طور قابل توجهی با انتقال روش تولید انرژی بین این دو مکانیسم تغییر می کند. بعضی از مهمترین تغییرات ناشی از استیلاسیون هیستون و متیلاسیون آمینو اسید لیزین(افزودن یا حذف گروه های استیل و متیل) است. آنزیم هایdeacetylase SIRT1  و demethylase LSD1 به ویژه در تنظیم ژن های متابولیکی مهم هستند زیرا آنها به ترتیب گروه های استیل و متیل را از پروتئین های هدف حذف می کنند.

دو مسیر متابولیکی، NAD + -SIRT1  و  FAD-LSD1، عملکرد مجموعه های ژنی خاصی را تنظیم می کنند و سیگنال های ناشی از مواد مغذی را انتقال می دهند. اخیرا محققان دانشگاه کوماموتو نشان داده اند که این دو مسیر توسط ویتامین های رژیم غذایی و هورمون های تغذیه ای کنترل شده، فعالیت متابولیکی را افزایش می دهند و خواص خاص بافتی را در سلول های چربی و عضلات اسکلتی ایجاد می کنند. آنها دریافتند که مسیرFAD-LSD1 ، سرکوب متابولیسم میتوکندریایی را سبب شده و باعث تجمع چربی در شرایط چاقی می شود.

فرضیه ی DOHaD می گوید: افرادی که در مراحل ابتدایی رشد تحت تاثیر سوء تغذیه قرار می گیرند، ممکن است در هنگام تولد وزن کمی داشته و خطر ابتلای آنها به بیماری های مرتبط با شیوه زندگی در بزرگسالی افزایش یابد. اگر چه مکانیسم های این فرآیند هنور مشخص نشده است، اما محققان فکر می کنند که حداقل دو واکنش در زمان های مختلف اتفاق می افتد که در این فرآیند نقش دارد: "واکنش فوری" که در این حالت بدن انرژی ذخیره شده را مصرف می کند و اولویت بندی را برای حفظ زندگی در نظر می گیرد و "واکنش انطباقی" که بدن را برای ذخیره انرژی برای مواجهه با قحطی محتمل در آینده برنامه ریزی می کند. این استراتژی بقای طبیعی، برای مقابله با شرایط قحطی است. پاسخ انطباقی به راحتی می تواند با سوء تغذیه تنظیم شود، اما این باعث می شود که فرد در شرایط دسترسی بیش از حد به مواد غذایی، بیشتر مستعد ابتلا به بیماری های مرتبط با شیوه زندگی، مانند چاقی و دیابت، باشد.

مسیر NAD + -SIRT1 انرژی را می سوزاند و مسیر FAD-LSD1 انرژی را ذخیره می کند و با هم می توانند سبب تغییر وضعیت بافت متابولیکی شوند. در رشد عضلانی، مسیرهای SIRT وLSD1  به صورت انتخابی به ترتیب تشکیل فیبرهای آهسته و سریع را تحریک می کنند، که باعث افزایش استعداد فرد برای ابتلا به بیماری های مرتبط با شیوه زندگی می شود. بنابراین، محققان بر این باورند که این آنزیم ها در مکانیسم های DOHaD دخیل هستند. به طور خاص، SIRT1 می تواند نقش مهمی در پاسخ فوری داشته باشد و LSD1 می تواند در پاسخ انطباقی دخیل باشد.

پروفسورMitsuyoshi Nakao، رهبر این تحقیق گفت: ما امیدواریم که نتایج تحقیقات ما به کشف راه های جدید برای کنترل و پیشگیری از بیماریها از طریق افزایش اطلاعات ما در مورد بیماری های مرتبط با شیوه زندگی و تغذیه ی والدین جوان و نوزادان آنها در طول دوره های پریناتال، کمک کند.

منبع:

https://medicalxpress.com/news/2019-07-tale-proteins-worst-metabolic.html