دانشمندان سیستم جدید تنظیم سوخت و ساز بدن را برای بافت چربی قهوه ای کشف کردند

8مه 2020 - گروهی از دانشمندان، یک سیستم تنظیم متابولیسم جدید را برای بافت چربی قهوه ای به نام سیستم هورمونی کینین-کالیکرئین کشف کردند این سیستم تاکنون فقط با فیزیولوژی سیستم کلیوی و قلبی عروقی و فرآیندهای التهابی و درد مربوط بود.این سیستم کنترل خودکار مولکولی برای متابولیسم چربی، تاکنون ناشناخته بود، دانشمندان می گویند از این سیستم می توان برای جلوگیری از اثرات مضر ناشی از فعالیت بیش از حد بافت چربی قهوه ای کمک گرفت.

این مطالعه جدید که در مجله Nature Communications منتشر شده است، به سرپرستی پرفسورFrancesc Villarroya ، از دانشکده زیست شناسی و انستیتوی زیست پزشکی در دانشگاه بارسلونا(IBUB)  و گروهی از محققان هلندی و آلمانی انجام شد.

کارکرد اصلی بافت چربی قهوه ای، سوزاندن کالری و ایجاد گرمای بدن با استفاده از چربی(ترموژنز) است. همچنين به عنوان یکی از ارگانهای غدد درون ريز قادر به ترشح عوامل موثر بر متابوليسم چربی و کربوهيدرات است و به جلوگيری از بیماری هایی مانند چاقی و ديابت کمک می کند.

با این حال، فعالیت بیش از حد و کنترل نشده ی بافت چربی قهوه ای می تواند اثرات مضری مانند کاشکسی[1] - کاهش شدید وزن بدن - در برخی از انواع سرطان ها ایجاد کند.

در این مقاله ی جدید، برای اولین بار رابطه ی سیستم kallikrein-kikin با سیستم های تنظیم سوخت و ساز بدن در بافت چربی قهوه ای توضیح داده شده است.

بافت چربی قهوه ای با محرک های محیطی - دما، رژیم غذایی و غیره - فعال می شود و پاسخ آن از طریق سیستم عصبی سمپاتیک و عوامل هورمونی منتقل می شود. اعتقاد بر این بود که قطع این القاء کننده ها، محدود کننده ی فعالیت ترموژنیک این بافت است.

پرفسور Villarroya، می گوید: اکنون می دانیم که بعضی از سازوکارهای فعال می توانند این امر را مهار کنند و القا کنندگان مثبت، به خودی خود می توانند سیستم کینین-کالیکرئینرا فعال کنند که به عنوان یک مکانیسم کنترل خودکار برای توقف فعالیت بافت چربی قهوه ای عمل می کند.اگرچه ممکن است متناقض به نظر برسد که سیگنال های فعال کننده خود کنترل سیستم را تعیین کنند، اما اگر اهمیت تنظیم ظریف ترموژنز را برای جلوگیری از سوزاندن بیش از حد متابولیت ها، بدون هیچ هدف فیزیولوژیکی برای بدن را در نظر بگیریم، این قابل توضیح است.

مکانیسم بیوشیمیایی برای سوزاندن کالری و گرم کردن بدن- که به نام mitochondrial uncoupling شناخته می شود-، فرآیندی است که باعث تغییر بیوانرژنتیک میتوکندری( اندامک سلولی تولید کننده ی انرژی برای سلول)، می شود.در این مکانیسم خاص، فعالیت میتوکندری مانند فعالیت همیشگی اش یعنی اکسید کردن سوبسترا برای تولید مولکولهای ATP و تأمین انرژی سلولها نیست، بلکه در این حالت عملکرد آن اتلاف انرژی متابولیک به شکل تولید گرما است.

فعالیت بیش از حد بافت چربی قهوه ای، سبب یک تصویر پاتولوژیک در ارتباط با اتلاف انرژی بدون کنترل و کاهش سریع وزن (کاشیکسی و غیره) در بیماران مبتلا به تومور می شود. رازهای زیادی درباره ی این فرایند وجود دارد، در این شرایط با اتلاف انرژی و فعالیت شدید بافت چربی قهوه ای، بهبودی این بیماران سخت تر می شود.

قبل از اطلاع از فیزیولوژی بافت چربی قهوه ای، مکانیسم mitochondrial uncoupling توضیحی برای مسمومیت کارگران کارخانه های ارتش در طول جنگ جهانی اول بود. قرار گرفتن کارگران در معرض ترکیب سمی dinitrophenol، باعث آنکاپلینگ میتوکندری بصورت غیر قابل کنترلی در کلیه بافتهای بدن می شد، که با افزایش دمای بدن کارگران مسموم و کاهش وزن بسیار شدیدی آنها همراه بود. در طول دهه هفتاد در قرن بیستم، جامعه علمی توانست کشف کند که آنکاپلینگ میتوکندری فرآیندی است که به روش کنترل شده ای در میتوکندری بافت چربی قهوه ای از طریق پروتئین UCP1 رخ می دهد.

پرفسور Villarroya، گفت: واضح است که برای جلوگیری از بروز مشکلات ناشی از فعالیت کنترل نشده ی یک مکانیسم، باید چنین مکانیسمی بسیار سفت و سخت کنترل شود. در حقیقت، ممکن است که تکامل بتواند این مکانیسم را در میتوکندری های موجود در یک سلول مخصوص چربی - و نه همه بافتهای بدن به عنوان یک مکانیسم امنیتی، محدود کند.

مطالعه ی جدید می تواند راهکارهایی را برای تعدیل فعالیت ترموژنیک در شرایط پاتولوژیک (سرطان و غیره) ارائه دهد. در این زمینه، کشف عملکرد محلی این سیستم کنترل خودکار کینین-کالیکرئین بر روی بافت چربی قهوه ای، می تواند ابزارهای دارویی آینده را برای مبارزه و کنترل بیماری های متابولیک به دانشمندان نشان دهد.

منبع:

https://www.news-medical.net/news/20200508/Scientists-discover-new-metabolism-regulation-system-for-the-brown-adipose-tissue.aspx

Nature Communications. doi.org/10.1038/s41467-020-16009-x.