چربی قهوه ای به روشی غیر منتظره گرما تولید می کند

6آوریل 2020 - محققان مسیر بیولوژیکی غیر منتظره ای را کشف کردند که سلولهای چربی قهوه ای با استفاده از آن می توانند انرژی را به گرما تبدیل کنند.

هنگامی که در معرض سرما قرار می گیریم یا به اندازه ی کافی ورزش می کنیم، خوشه های کوچکی از سلولهای چربی قهوه ای در بدن ما شروع به سوزاندن انرژی می کنند. از سال 2009 ، هنگامی که محققان در مرکز دیابت جاسلین و سایر موسسات دریافتند که این شکل مفید از چربی می تواند در بزرگسالان فعال شود، دانشمندان به دنبال یافتن راهی برای تولید گرما توسط این سلول ها بمنظور درمان چاقی، دیابت و سایر شرایط متابولیکی بوده اند.

محققان آزمایشگاه پرفسور Yu-Hua Tseng، پژوهشگر ارشد بخش فیزیولوژی یکپارچه و متابولیسم در جاسلین، اکنون یک مسیر بیولوژیکی غیر منتظره را کشف کرده اند که از طریق آن سلولهای چربی قهوه ای می توانند انرژی را به گرما تبدیل کنند.

دکتر فرناز شمسی، دانشجوی فوق دکترا در آزمایشگاه پرفسور Tseng و نویسنده ی ارشد این مقاله که در Nature Communications منتشر شده است، می گوید: مطالعات در موش ها نشان داد كه فعال كردن این مسیر در پیش سازهای سلول های چربی قهوه ای یا سفید باعث افزایش ظرفیت تولید گرمای این سلول ها، بدون فشار آوردن به آنها برای تجمع چربی می شود.

پیش از این، محققان دریافته بودند که برخی سیگنال های بیولوژیکی که باعث افزایش تولید سلول های چربی قهوه ای می شود، احتمالاً باعث تولید و تجمع سلولهای چربی سفید غیر مفید نیز می شوند، بنابراین یکی از چالش های تحقیقاتی در تقویت فعالیت بافت چربی قهوه ای، همین موضوع بود. این یافته ها نشان می دهد که مسیری که تیمجاسلینکشف کرده است ممکن است راه حلی برای این چالش ارائه دهد.

این تحقیق با پروتئینی به نام UCP1 آغاز شد، که در میتوکندریها(نیروگاههای سلول) قرار دارد.پرفسور Tseng که همچنین استادیار پزشکی در دانشکده پزشکی هاروارد است، توضیح داد: پروتئین UCP1 یک مؤلفه ی مهم در فعال کردن سلولهای چربی قهوه ای است.

تیم وی بیش از 5000 پروتئین را در پستانداران برای شناسایی عواملی که باعث افزایش تولید UCP1 در سلولهای پیش ساز بافت چربی قهوه ای شوند، غربالگری کردند. در این بررسی ها، دو پروتئین به نام های FGF6 و FGF9، که از اعضای خانواده ی پروتئینی "فاکتور رشد فیبروبلاست" هستند، شناسایی شدند.  فاکتورهای رشد فیبروبلاست می توانند به تنظیم فرآیندهای بیولوژیکی متنوع از جمله رشد و رشد سلول کمک کنند.

در مرحله بعد، محققان سعی کردند سطح این دو پروتئین و در نتیجه تولید UCP1 در سلولهای چربی قهوه ای در موشهای نابالغ را افزایش دهند. دانشمندان انتظار داشتند که این سلول ها شروع به تجمع چربی ها و سایر لیپیدها کنند و به سلول های چربی قهوه ای بالغ تبدیل شوند، اما در کمال تعجب این اتفاق نیفتاد.

دکتر شمسی گفت: ما برای کشف دلایل این نتیجه ی غیر منتظره، قدم به قدم اتفاقات مولکولی قبل از تولیدUCP1  را در سلولهای چربی بررسی کردیم. این مسیر پایین دستی جدید، با آنچه محققان به عنوان مکانیسم القای UCP1 در این سلولها، درک کرده بودند، کاملا متفاوت بود.

دکتر شمسی، پرفسور تسنگ و همكارانشان مشاهده نمودند كه این دو پروتئین FGF، تأثیرات مشابهی در تولید UCP1 دارند اما در اثر قرار گرفتن در معرض شرایط مختلف در موشها تحریک می شوند،FGF9  با سرما تحریک می شود، در حالی که FGF6 با ورزش تحریک می گردد.

هنگامی که دانشمندان جاسلین، به تجزیه و تحلیل نمونه هایی از بافت های چربی انسانی پرداختند، آنها این مسیر را در این بافت ها نیز تشخیص دادند. از بین نتایج آنها، سطح FGF9 وFGFR3 (پروتئین گیرنده ای که هر دو پروتئینFGF9  و FGF6 آن را فعال می کنند) با سطوح بالاتر UCP1 در چربی قهوه ای و سفید انسانی مرتبط بودند. جالبتر از همه این بود که بیان FGFR3 در چربی سفید انسان با شاخص توده بدنی (اندازه گیری چاقی) و مقاومت به انسولین (شرایطی که می تواند دیابت نوع 2 را به همراه داشته باشد) همبستگی منفی دارد.

پرفسور Tseng می گوید: این نشان می دهد اگر ما بتوانیم این مسیر را فعال کنیم، به طور بالقوه می توانیم به افراد چاق، دیابتی و مبتلا به بیماریهای متابولیکی کمک کنیم.

تیم وی با همكاران خود برای تولید نسخه ای از پروتئینFGF ، برای بهینه سازی و اثربخشی بیشتر و تحویل آسان تر آن در حال همکاری هستند. از آنجایی که گروه وی مکانیسم های کار در این مسیر را ردیابی کرده اند، در نهایت ممکن است با هدف قرار دادن مراحل مولکولی خاصی در این مسیر، داروهایی تولید کند که تولید UCP1 را تقویت کنند.

پرفسور Tseng می گوید: از آنجایی که چاقی به سطح اپیدمی رسیده است، امیدواریم که تحقیقات ما در مورد چربی قهوه ای مفید واقع شود، با تلاش دسته جمعی بسیاری از محققان در سراسر جهان، ما به هدف خود نزدیک تر خواهیم شد.

منبع:

https://www.sciencedaily.com/releases/2020/04/200406112520.htm

Nature Communications, 2020; 11 (1) DOI: 10.1038/s41467-020-15055-9