Dieta bogata w tłuszcze zaburza metabolizm komórkowy i sprzyja otyłości
Dieta wysokotłuszczowa wywołuje dysfunkcję metaboliczną na poziomie komórkowym, prowadząc do przybierania na wadze
Spożywanie diety bogatej w tłuszcze może prowadzić nie tylko do nadmiernego przyrostu masy ciała, ale również zwiększać ryzyko cukrzycy i innych chorób przewlekłych. Badacze z Massachusetts Institute of Technology (MIT) wykazali, że dieta wysokotłuszczowa wywołuje setki zmian na poziomie komórkowym, koncentrując się zwłaszcza na zaburzeniach enzymatycznych w szlakach metabolicznych, które korelują z przyrostem masy ciała.
Zmiany enzymatyczne i stres oksydacyjny
W badaniu przeprowadzonym na myszach naukowcy zidentyfikowali setki enzymów biorących udział w metabolizmie cukrów, lipidów i białek, które ulegają zmianom w odpowiedzi na dietę wysokotłuszczową. Zmiany te skutkują wzrostem insulinooporności oraz akumulacją reaktywnych form tlenu (ROS), cząsteczek mogących uszkadzać komórki. Efekty te były bardziej nasilone u samców niż u samic.
Zastosowanie antyoksydantu (BHA) w połączeniu z dietą wysokotłuszczową pozwoliło jednak znacząco odwrócić niekorzystne zmiany — myszy przyjmujące BHA przybierały mniej na wadze i nie rozwijały stanu przedcukrzycowego.
Fosforylacja enzymów kluczem do zrozumienia zmian
W centrum zainteresowania badaczy znalazł się proces fosforylacji — dodania grupy fosforanowej do enzymu, co może modulować jego aktywność. Fosforylacja jest regulowana przez kinazy i pozwala komórkom szybko dostosowywać się do zmiennych warunków środowiskowych.
Zespół skoncentrował się na enzymach metabolizmu, m.in. IDH1 (rozkład cukrów) i AKR1C1 (metabolizm kwasów tłuszczowych). Wielu z tych enzymów przypisano również rolę w zarządzaniu ROS. Fosforylacja w miejscach kluczowych dla ich aktywności może prowadzić zarówno do zwiększenia, jak i zmniejszenia ich funkcji, wpływając na cały system metaboliczny.
Jak podkreśla prof. Forest White z MIT, badanie to ujawnia fundamentalne znaczenie fosforylacji w kontroli przepływu metabolitów przez sieci metaboliczne — wiedza ta wykracza poza klasyczne ujęcia biochemii zawarte w podręcznikach.
Zakłócona równowaga redoks i rola płci
Porównując grupy myszy karmionych dietą wysokotłuszczową i standardową, naukowcy zaobserwowali zaburzenia równowagi redoks — komórki produkowały więcej ROS niż były w stanie zneutralizować. Efekty te były znacznie silniejsze u samców. Samice wykazywały większą zdolność adaptacyjną, aktywując szlaki kompensacyjne metabolizmu tłuszczów.
Stosowanie antyoksydantu BHA skutecznie odwracało te zmiany, zmniejszając stres oksydacyjny, przyrost masy ciała i ryzyko insulinooporności. Fosforylacja enzymów ulegała wówczas „przeprogramowaniu”, sugerując, że komórki przechodziły w alternatywny, mniej dysfunkcyjny stan.
Perspektywy terapeutyczne
Dr Tigist Tamir, główna autorka badania i obecnie profesor na University of North Carolina, planuje kontynuację badań nad możliwościami zastosowania antyoksydantów w profilaktyce i terapii otyłości oraz zaburzeń metabolicznych z nią związanych. Jej celem jest również ustalenie optymalnego czasu interwencji terapeutycznej.
Źródło: Molecular Cell
