Naukowcy odkryli ukrytą biologiczną przyczynę otyłości w średnim wieku

Naukowcy z Uniwersytetu w Nagoya i ich koledzy z Japonii odkryli, że otyłość w wieku średnim jest spowodowana związanymi z wiekiem zmianami w kształcie neuronów w podwzgórzu – obszarze mózgu odpowiedzialnym za regulację metabolizmu i apetytu.

Białko zwane receptorem melanokortyny 4 (MC4R) wykrywa przekarmienie i reguluje metabolizm i apetyt, aby zapobiec otyłości. Według badań na myszach, MC4R były skoncentrowane w rzęskach pierwotnych (strukturach przypominających anteny), które rozciągają się od dwóch grup neuronów podwzgórza. Badanie wykazało również, że rzęski pierwotne stają się krótsze wraz z wiekiem, co powoduje odpowiedni spadek liczby MC4R, co prowadzi do przyrostu masy ciała.

„Wierzymy, że podobny mechanizm istnieje również u ludzi” – powiedział profesor Kazuhiro Nakamura z uniwersytetu. Uniwersytet w Nagoi Absolwentka Szkoły Medycznej, główna autorka badania. „Mamy nadzieję, że nasze odkrycia doprowadzą do opracowania podstawowego leczenia otyłości”. Naukowcy opublikowali wyniki badania w czasopiśmie Metabolizm komórkowy.

Mechanizm przyrostu masy ciała

Z wiekiem stajemy się bardziej podatni na przyrost masy ciała i otyłość. Osoby otyłe są bardziej narażone na cukrzycę, wysokie stężenie tłuszczów we krwi i inne choroby przewlekłe. Poprzednie badania wykazały, że przyrost masy ciała w średnim wieku jest spowodowany spadkiem ogólnego metabolizmu w wyniku starzenia się, ale mechanizm nie był jasny.

Zespół badawczy z Graduate School of Medicine Uniwersytetu w Nagoya, we współpracy z badaczami z Uniwersytetu w Osace, Uniwersytetu Tokijskiego i Instytutu Badań nad Medycyną Środowiskową Uniwersytetu w Nagoya, przeprowadził badanie skupiające się na MC4R.

Skrócenie rzęsek pierwotnych MC4R+ w podwzgórzu mózgu prowadzi do otyłości w średnim wieku. Źródło: Kazuhiro Nakamura

MC4R stymulują metabolizm i hamują przyjmowanie pokarmu w odpowiedzi na sygnalizację przejadania się z melanokortyny. Najpierw zespół badawczy zbadał rozmieszczenie MC4R w mózgu myszy, korzystając z przeciwciała opracowanego specjalnie w celu uwidocznienia MC4R. Odkryli, że MC4R występują wyłącznie w rzęskach pierwotnych określonych grup neuronów podwzgórza.

Następnie zespół zbadał długość rzęsek pierwotnych zawierających MC4R (MC4R⁺ rzęski) w mózgach 9-tygodniowych (młodych) myszy i 6-miesięcznych (w średnim wieku) myszy. Zespół odkrył, że MC4R⁺ Rzęski u myszy w średnim wieku były znacznie krótsze niż u młodych myszy. W związku z tym metabolizm i zdolność spalania tłuszczu u myszy w średnim wieku były znacznie niższe niż u młodych myszy.

Wpływ żywienia i oporność na leptynę

Następnie zespół przeanalizował MC4R⁺ Rzęski u myszy w różnych warunkach żywieniowych. Wyniki wykazały, że MC4R⁺ Rzęski u myszy na normalnej diecie stopniowo skracają się wraz z wiekiem. Z drugiej strony MC4R⁺ Rzęski u szczurów na diecie wysokotłuszczowej skracały się w szybszym tempie, podczas gdy u szczurów na diecie ograniczonej skracały się w wolniejszym tempie.

Co ciekawe, zespół odkrył również, że MC4R⁺ Rzęski, które zniknęły z wiekiem, zregenerowano u myszy hodowanych w warunkach ograniczenia diety trwającego krócej niż dwa miesiące.

W badaniu zespół wykorzystał także techniki genetyczne do wytworzenia MC4R⁺ Krótsze rzęski u młodych myszy. Myszy te wykazywały zwiększone spożycie pokarmu i zmniejszony metabolizm, co skutkowało przyrostem masy ciała.

Zespół podał także do mózgów myszy hormon zwany leptyną ze sztucznie skróconym MC4R⁺ rzęsy. Uważa się, że leptyna pomaga zmniejszyć spożycie pokarmu. Jednak, co zaskakujące, ich apetyt nie zmniejszył się, co sugeruje, że leptyna nie może wywierać działania przeciw otyłości.

„Zjawisko to, zwane leptynoopornością, często obserwuje się również u osób otyłych. Stanowi to przeszkodę w leczeniu otyłości, ale przyczyna od dawna jest nieznana” – wyjaśnia dr Manami Oya, pierwsza autorka badania.

„U pacjentów otyłych tkanka tłuszczowa wydziela duże ilości leptyny, co prowadzi do przewlekłego działania melanokortyny. Nasze badanie sugeruje, że może to sprzyjać związanemu z wiekiem skracaniu się MC4R.”⁺ rzęski i wprawia zwierzęta w spiralę spadkową, w której melanokortyna staje się nieskuteczna, zwiększając ryzyko otyłości.

W badaniu stwierdzono, że skrócenie MC4R jest związane z wiekiem⁺ Rzęski powodują otyłość w wieku średnim i oporność na leptynę u myszy. Naukowcy udowodnili, że ograniczenie diety jest jednym ze sposobów zapobiegania i leczenia nadwagi i otyłości. Profesor Nakamura powiedział: „Umiarkowane nawyki żywieniowe mogą utrzymać MC4R⁺ Rzęski są wystarczająco długie, aby utrzymać system przeciwdziałania otyłości w mózgu w dobrej kondycji, nawet gdy się starzejemy.

Odniesienie: „Ciliopatia związana z wiekiem: skracanie otyłości pierwotnych neurocilia niosących receptor melanokortyny-4” autorstwa Manami Oya, Yoshiki Miyasaka, Yoshiko Nakamura, Miyako Tanaka, Takayoshi Suganami, Tomogi Mashimo i Kazuhiro Nakamura, 6 marca 2024 r., Metabolizm komórkowy.
doi: 10.1016/j.cmet.2024.02.010