Кредит: Unsplash/CC0 Public Domain
Исследователи из Стэнфордского медицинского университета и их коллеги обнаружили новый биохимический путь, связанный с диетой и массой тела, намекая на возможность создания нового класса препаратов против ожирения.
Исследование, проведенное на мышах, обнаружило связь между ранее неизученным геном, связанным с массой тела, называемым PTER, и аминокислотой под названием таурин, которая в некоторых исследованиях была связана со снижением массы тела и улучшением выносливости в упражнениях.
Недавно выявленная взаимосвязь подчеркивает метаболический путь регуляции веса тела, независимый от механизмов действия препаратов для снижения веса, таких как Ozempic или Wegovy, что позволяет предположить, что эти два подхода могут работать в тандеме и в один прекрасный день предоставить дополнительные возможности для контроля веса у людей.
«Это дополнительная ветвь очень сложной системы питания и регуляции веса тела», — сказал Джонатан Лонг, доктор философии, доцент кафедры патологии.
«Мы все хотим знать: «Что мне есть? Когда мне это есть? Как это на меня влияет?» Но многие исследования, основанные на диетах, предлагают запутанную информацию. Мы пытаемся ответить на этот вопрос более конкретно — начиная с молекул, затем с путей, а затем продвигаясь к физиологии».
Лонг — старший автор исследования, опубликованного 7 августа в Nature. Постдокторант Вэй Вэй, доктор философии, является ведущим автором исследования.
Вес, питание и голод: сложная взаимосвязь
Сложную сеть взаимодействий, которые управляют тем, когда мы чувствуем голод, что и сколько мы едим, и сколько мы весим, чрезвычайно трудно распутать. Предыдущие исследования в лаборатории Лонга выявили связь между «антиголодной» молекулой под названием lac-phe, которая вырабатывается после интенсивных упражнений, и лекарством от диабета метформином, которое может вызывать умеренную потерю веса.
В новом исследовании Вэй и Лонг сосредоточились на таурине, который в изобилии содержится в богатых белком продуктах, таких как мясо и моллюски. Добавление таурина мышам может снизить массу тела и повысить производительность упражнений.
Напротив, мыши, генетически модифицированные с низким уровнем таурина, демонстрируют атрофию мышц и снижение способности к физическим нагрузкам. Но как именно таурин оказывает эти эффекты, неясно.
«Таурин выполняет в нашем организме всевозможные функции и метаболизируется многими различными способами», — сказал Лонг. «Это сложный суп».
Один побочный продукт, или метаболит, таурина называется N-ацетилтаурин, который образуется при объединении таурина и другой молекулы, называемой ацетатом. Уровни N-ацетилтаурина в организме колеблются в ответ на физиологические изменения, включая упражнения на выносливость и диету, которые влияют на уровни таурина и ацетата.
Исследуя метаболизм таурина и его связь с массой тела, Вэй и Лонг идентифицировали фермент PTER (фосфотриэстеразный фермент), который преобразует N-ацетилтаурин обратно в таурин. (Многие метаболические пути могут работать как вперед, так и назад — молекулярные качели, которые позволяют организму быстро реагировать на изменения в диете, физических упражнениях и других переменных.)
Ген, кодирующий PTER, является частью группы генов, связанных с индексом массы тела у людей. Мутации одного из них, MC4R, заставляют людей постоянно чувствовать голод и тесно связаны с ожирением. Но многие другие, включая PTER, остаются загадкой.
«Несмотря на эту генетическую связь, никто толком не знал, что делает PTER и почему он связан с индексом массы тела у людей», — сказал Лонг. «Это был ген-сирота, который кодировал одинокий фермент. Теперь мы знаем, что PTER расщепляет или гидролизует N-ацетилтаурин».
Выявление молекулярных эффектов
Когда Лонг и Вэй изучали мышей, у которых был отключен ген PTER, они обнаружили, что у животных в крови и тканях был более высокий уровень N-ацетилтаурина, чем у контрольных мышей, что не было неожиданным открытием, если учесть, что ген PTER отсутствует.
Когда их кормили пищей с высоким содержанием жиров и давали таурин в питьевой воде, мыши без PTER ели и весили значительно меньше, чем контрольные животные через восемь недель. Исследователи обнаружили, что разница в массе тела была полностью обусловлена снижением жировой массы у животных с нокаутом.
Затем они проверили, имело ли мышам N-ацетилтаурин напрямую аналогичный эффект. Они обнаружили, что ежедневная доза N-ацетилтаурина снижала массу тела и потребление пищи как у мышей с нокаутом PTER, так и у контрольных животных, которых кормили пищей с высоким содержанием жиров.
Дальнейшие исследования показали, что путь PTER не зависит от пути, используемого агонистами рецептора GLP1, такими как Ozempic, которые в настоящее время представлены на рынке.
«Это сложное взаимодействие генетики и диеты, которое может регулировать массу тела этих животных», — сказал Лонг. «Это фундаментальный прогресс в понимании того, как наше питание влияет на наш вес и наши тела».
Интересно, что неясно, как вырабатывается N-ацетилтаурин. Возможно, что микробиом кишечника играет свою роль. Исследователи обнаружили, что у мышей, которых лечили антибиотиками в течение одной недели, чтобы убить большую часть их кишечных бактерий, в организме циркулировало на 30% меньше N-ацетилтаурина, чем до лечения.
«Эта возможная роль микробиома кишечника интересна в контексте исследований рационального управления нашими кишечными бактериями для здоровья», — сказал Лонг. «Возможно, однажды мы сможем использовать пробиотики или диетические вмешательства, которые будут способствовать образованию N-ацетилтаурина для снижения веса тела. Но предстоит проделать гораздо больше работы».
Лонг и его коллеги продолжают свои исследования PTER и метаболитов таурина у людей. Задача сложная, но захватывающая.
«Все, что мы едим, а мы едим много чего, может взаимодействовать с нашим телом на молекулярном и генетическом уровне», — сказал Лонг. «Это не простой код. Но мы начинаем понимать эти пересекающиеся пути на гораздо более детальном уровне, чем когда-либо прежде».
Дополнительная информация: Вэй Вэй и др., PTER — это N-ацетилтаурингидролаза, которая регулирует питание и ожирение, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07801-6
Информация о журнале: Nature
Предоставлено Стэнфордским университетом
