هورمون های مغزی می توانند متابولیسم را بهبود بخشیده و با چاقی مقابله کنند

3فوریه 2021- بر اساس یک مطالعه جدید بر روی موش ها به نظر می رسد یک هورمون میتوکندریایی که توسط سلولهایی در عمق مغز بیان می شود، در بهبود متابولیسم و ​​مبارزه با چاقی نقش دارد.

همکاری بین دانشکده ی پیری شناسی USC Leonard Davis و محققان کره جنوبی نشان داده است که چگونه ورزش متوسط ​​باعث می شود سلولهای هیپوتالاموس( منطقه کوچکی در مغز که متابولیسم را کنترل می کند)، هورمونی به نام MOTS-c را ترشح کنند.

دکتر Lee، استادیار جراحی مغز و اعصاب در دانشکده USC لئونارد دیویس و یکی از نویسندگان ارشد این مقاله، گفت: MOTS-c یک پروتئین کوچک است که به جای این که توسط مجموعه بزرگتر ژن ها که در هسته قرار دارند، رمزگذاری شود، توسط مجموعه ی کوچکتر ژن ها که در میتوکندری سلول قرار دارد، کد می شود.

میتوکندری که به عنوان بخش تولید کننده ی انرژی در سلول شناخته می شود، در سالهای اخیر نقش بسیار بزرگتری در سلامتی و پیری با ارائه دستورالعمل هایی برای فرآیندهای سلولی، بازی کرده است. مطالعات بعدی توسط پرفسور Lee و همکارانش نشان داد که چگونه MOTS-c رمزگذاری شده در میتوکندری با ژنوم هسته ای ارتباط برقرار می کند و متابولیسم سلولی و پاسخ ها به استرس را تنظیم می کند.

استرس به عنوان یک عمل متعادل کننده

مطالعه ی جدید همچنین نشان می دهد که چگونه استرس در میتوکندری می تواند متابولیسم سالم را تقویت کند، اگر در تعادل دقیقی حفظ شود.

پرفسور Lee، گفت: تحقیقات موجود نشان داده است که چگونه استرس کم در میتوکندری می تواند باعث سلامتی و طول عمر شود، پدیده ای که "mitohormesis"  نامیده می شود. اساساً ، وجود مقادیر بالایی از یک عامل استرس زا مانند سم می تواند آسیب بزرگی را ایجاد کند، اما مقدار کمی از یک عامل استرس زا ممکن است عملکرد سالم میتوکندری را تقویت کند.

دکتر Lee، اظهار داشت: به گفته ی فردریش نیچه " آنچه ما را نمی کشد، ما را قویتر می کند".

برای بررسی تأثیر استرس میتوکندری بر متابولیسم، Lee و همکارانش موشهایی را پرورش دادند که به طور جزئی یا بطور کامل دچار کمبود یک ژن در یک نوع خاص از سلولهای مغزی به نام نورونهای پروپیوملانوکورتین هیپوتالاموس (POMC) بودند. ژن حذف شده، ژن Crif1، بود که چگونگی استفاده ی سلولها از پروتئین های رمزگذاری شده توسط میتوکندری را کنترل می کند.

موشهایی که فاقد هر دو نسخه از ژن Crif1، بودند(homodeficient in Crif1)، استرس شدید میتوکندری را تجربه کردند و شاخصهای مربوط به مشکلات متابولیکی را هنگام رسیدن به بزرگسالی نشان دادند، از جمله افزایش وزن و کاهش مصرف انرژی. علاوه بر این، موش هایی که فاقدCrif1 بطور کامل بودند، دارای مقاومت به انسولین و قند خون بالا بودند، دقیقاً مانند دیابت نوع 2 در انسان.

با این حال، موش هایی که دچار کمبود جزئی در ژن Crif1 بودند(heterodeficient in the Crif1) یعنی تا حدی می توانستند این ژن را بیان کنند- اما نه به اندازه موش های طبیعی - استرس میتوکندری خفیفی را تجربه کردند و در برابر چاقی یا مقاومت به انسولین محافظت شدند.

هنگام تغذیه با رژیم غذایی پرچرب، موش هایی که بخشی از عملکرد Crif1 خود را از دست داده بودند، وزن کمتری نسبت به موش های معمولی با همان رژیم غذایی، اضافه کردند، حتی اگر کالری بیشتری مصرف می کردند. مطالعه بیشتر بر روی این موش ها نشان داد که سلول های عصبی آنها هم MOTS-c و هم بتا اندورفین(β-END)  بیشتری را تولید می کنند. بتا اندورفین، یک مولکول سرکوب کننده ی درد است که به طور معمول در حین ورزش آزاد می شود.

موشهایی که دچار استرس میتوکندریایی خفیف در سلولهای عصبی POMC هستند، ممکن است از چاقی محافظت شوند زیرا بافتهای چربی در بدن آنها تغییر می کند. محققان مشاهده كردند كه موش هایی که بطور جزئی فاقد Cif1 بودند، ترموژنز- توانایی تولید گرما -  بیشتری داشتند و بررسی بیشتر سلول های چربی آنها نشان داد که مقادیر بیشتری سلولهای چربی قهوه ای در بدن آنها وجود دارد.

چربی قهوه ای به دلیل وجود میتوکندری بیشتر در مقابل چربی سفید، قهوه ای به نظر می رسد. در نوزادانی که هنوز توانایی لرزیدن برای گرم نگه داشتن بدن خود را ندارند، نسبت بیشتری چربی قهوه ای وجود دارد که به آنها برای تولید انرژی و گرما با مصرف قند و چربی سفید کمک می کند.

دانشمندان علاقه مند به اثرات "قهوه ای شدن" چربی، یا تبدیل چربی سفید به چربی قهوه ای، به عنوان راهی ممکن برای مقابله با چاقی در بزرگسالانی هستند که معمولاً فقط مقدار کمی چربی قهوه ای در بدن خود دارند.

درمان باMOTS-c ، و ورزش مزایای مشابهی دارند

در آزمایش های بعدی، محققان با تزریق مستقیم MOTS-c به مغز توانستند این تغییرات را، از جمله افزایش چربی قهوه ای و ترموژنز، که در موش های طبیعی اتفاق می افتد، تقلید کنند.

گفته می شود پس از این که موشها مجبور به انجام ورزش متوسطی می شوند، همین مزایا به وجود می آید. یافته های این مطالعه نشان می دهد که روند متعادل سازی استرس خفیف میتوکندری ممکن است یک قسمت اصلی از این دلیل باشد که ورزش متابولیسم را بهبود می بخشد. به نظر می رسد این فرآیند با واسطه MOTS-c انجام می شود. این نتایج شواهد بیشتری را به شواهد حاصل از تحقیقات در زمینه درگیری این هورمون در متابولیسم افزود.

پرفسور Lee، استاد پیری شناسی از دانشکده ی لئونارد دیویس در دانشگاه کالیفرنیای جنوبی، گفت: مغز ما یک مرکز کنترل برای بسیاری از عملکردهای فیزیولوژیکی است. این مکانیسم جدیدی از فیزیولوژی ورزشی است که ممکن است راه های جدیدی را برای توسعه درمانی با تقلید از اثرات ورزش در آینده فراهم کند.

پرفسور Lee، و پرفسور Pinchas Cohen، استاد پیری شناسی، پزشکی و علوم زیستی و رئیس دانشکدهUSC Leonard Davis ، برای اولین بار MOTS-c را در سال 2015 به دلیل نقش آن در بازگشت حساسیت به انسولین و مقابله با مقاومت به انسولین ناشی از رژیم غذایی و وابسته به سن - اثراتی که معمولاً همراه با ورزش ظاهر می شوند- توصیف کردند.

پرفسور Lee، پرفسور کوهن و همکارانش در مقاله جداگانه ای که در 20 ژانویه در Nature Communication منتشر شد، نشان دادند که سطح MOTS-c با ورزش در انسان افزایش می یابد و اگر به موش ها داده شود، می تواند ظرفیت دویدن موشهای پیر و جوان را دو برابر کند. این مطالعات احتمال تولید دارویی را برای تأمین مزایای سلامتی ورزش برای افراد ضعیف یا معلول که نمی توانند با خیال راحت ورزش کنند، افزایش می دهد.

پرفسور Lee، گفت: مطالعه حاضر نشان می دهد که این هورمون میتوکندریایی فقط به صورت موضعی در بافت های عضلانی عمل نمی کند بلکه از مراکز فرماندهی در مغز برای تنظیم متابولیسم آزاد می شود.

دکتر Lee، درباره تحقیقات پیرامون نقش MOTS-c  در ورزش و متابولیسم، گفت: سوال این است که " آیا هنگام تمرینات ورزشی، میتوکندری با مرکز فرماندهی شما ارتباط برقرار می کند یا اینکه آنها آن را دور می زنند و مستقیماً با اندام های هدف (اندامهای محیطی) صحبت می کنند؟ ما نشان می دهیم که می تواند هر دو انجام شود".

منبع:

https://www.news-medical.net/news/20210203/Study-Brain-hormones-could-improve-metabolism-and-fight-obesity.aspx