کشف کلید اصلی متابولیکی چاقی درانسان
20 اوت 2015- چاقی یکی از بزرگترین چالشهای قرن بیست و یکم است. چاقی بیش از 500 میلیون نفر را درجهان تحت تأثیر قرار داده است و به اختلالات بالقوه کشنده ای مانند بیماریهای قلبی-عروقی ، دیابت نوع 2 و سرطان منجر می گردد.
هم اکنون رویکردی جدید برای پیشگیری و حتی درمان چاقی، توسط محققان دانشگاه فنی ماساچوست و دانشکده ی پزشکی هاروارد ارائه شده است.
نتایج این تحقیق در مجله ی theNew England Journal of Medicineمنتشر گردید.
دانشمندان مدارهای سلولی ارتباط ژنتیکی چاقی را بررسی کردند. آنها مسیر جدیدی را یافتند که هدایت سلولهای چربی، ذخیره سازی یا سوزاندن چربی و متابولیسم انسان را کنترل می نماید.
بر اساس یک دیدگاه سنتی، چاقی نتیجه ی عدم تعادل بین مقدارغذای خورده شده و مقدار ورزش یا فعالیت بدنی فرد در طول روز است اما در این دیدگاه ارتباط بین ژنتیک و متابولیسم فرد نادیده گرفته می شود.
دانشمندان قوی ترین ارتباط بین چاقی و ژنوم یک فرد را در ناحیه ای از ژنوم بنام FTOشناسایی کردند. تلاشهای قبلی در ارائه ی مکانیزیمی که بتواند ارتباط تفاوتهای ژنتیکی این ناحیه را با چاقی توضیح دهد، ناموفق بود.
نویسنده ی اول این پژوهش پرفسور Claussnitzerمی گوید: در بسیاری از پژوهش ها، دانشمندان تلاش کردند ارتباط ناحیه ی FTOرا با مدارهای مغزی کنترل کننده ی اشتها یا گرایش به ورزش بیابند، اما نتایج این تحقیق نشان داد این ناحیه از DNAدر درجه ی اول بروی سلولهای پیش ساز ادیپوسیت از یک مسیر مستقل از مسیرهای مغزی، عمل می کند.
دانشمندان برای شناسایی سلولهای هدف این ناحیه ی ژنی، مشخصات سوئیچ های کنترل ژنومی را در بیش از 100 بافت و سلول مختلف بررسی کردند. آنها یک سوئیچ کنترلی اصلی را درسلولهای پیش ساز ادیپوسیت در انسان یافتند که ارتباط تفاوتهای ژنومی ناحیه ی FTOرا در میزان تجمع چربی در انسان را توضیح می دهد.
محققان برای بررسی این تفاوتهای ژنتیکی در ادیپوسیتها، نمونه هایی از بافت چربی افراد سالم اروپایی که حامل نسخه ای از FTOدارای خطر و FTOبدون خطر بودند را جمع آوری کردند. آنها دریافتند نسخه ی دارای خطر، ناحیه ای را در ژنوم سلولهای پیش ساز چربی فعال می کند که موجب فعال سازی دو ژن دیگر در منطقه ای دورتر از ناحیه ی FTO، بنام IRX3 ،IRX5می شود.
کنترل تولید گرما
آزمایشات بعدی نشان داد ژن هایIRX3 وIRX5، کنترل کننده های اصلی فرآیندی بنام ترموژنز یا حرارت زایی هستند که در آن ادیپوسیتها انرژی را بجای ذخیره کردن، برای تولید حرارت می سوزانند.
حرارت زایی می تواند از طریق انجام ورزش، رژیم غذایی یا قرار گرفتن درمعرض هوای سرد تحریک شود. این کار در میتوکندریهای سلولهای چربی قهوه ای که از نظر تکاملی مرتبط با عضلات هستند و در ادیپوسیتهای بژ که در میان چربیهای سفید قرار دارند، اتفاق می افتد.
مطالعات ابتدایی در مورد ترموژنز بروی چربیهای قهوه ای متمرکز بود. این نوع چربی نقش اصلی را در تولید حرارت در موشها بعهده دارد اما عملاً این نوع از چربیها در بدن انسان بالغ یافت نمی شود.
مسیر جدید، ترموژنز را بیشتر در چربیهای سفید کنترل می کند و ارتباط ژنتیکی آن با چاقی نشان دهنده ی تأثیر آن بر تعادل کلی انرژی در انسان است. محققان پیش بینی می کنند که یک تفاوت ژنتیکی تنها در یک نوکلئوتید مسئول ارتباط آن با چاقی است. درافراد در معرض خطر، نوکلئوباز تیمین (T) بوسیله ی نوکلئوباز سیتوزین (C) جایگزین شده است. این تغییر بیان ناحیه ی کنترلی را دچار اختلال می کند و سبب روشن شدن ژنهای IRX3 ،IRX5می شود. روشن شدن این دو ژن موجب خاموش شدن فرآیند ترموژنر و تجمع چربی و نهایتاً چاقی می گردد. با ویرایش یک تک نوکلئوتید، با استفاده از تکنولوژی CRISPR/Cas9 Systemدانشمندان می توانند درتوالی DNAتغییرات دقیقی رااعمال کنند دانشمندان با استفاده از این تکنولوژی می توانند درسلولهای پیش ساز ادیپوسیت انسانی بین لاغری و چاقی سوئیچ کنند.
جایگزین نمودن نوکلئوبازC بوسیله ی بازT درافراد پر خطر، سبب خاموش شدن بیان ژنهای IRX3 ،IRX5شده و موجب می شود فرآیند حرارت زایی فعال شود و به سطح افرادی که درمعرض خطر چاقی نیستند، بر گردد و ژنهای ذخیره ی چربی خاموش گردد.
دکتر Kellisمی گوید: پی بردن به رابطه ی سببی تغییر در ژنوم و ارتباط آن با چاقی، به دانشمندان اجازه می دهد ژنهای سوماتیک را ویرایش کنند، بدین ترتیب روشی درمانی برای افرادی که از نظر ژنتیکی درمعرض چاقی هستند، ابداع خواهد شد.
دکتر Kellisمی افزاید: نکته ی مهم تر در این مورد، کشف مدارهای سلولی است که به ما اجازه می دهد یک سوئیچ اصلی را در متابولیسم برای افراد در معرض خطر شناسایی و تنظیم کنیم، این روش می تواند به ابزاری برای مقابله با عوامل افزایش دهنده ی خطر چاقی مانند عوامل زیست محیطی، شیوه ی زندگی یا ژنتیک، تبدیل گردد.