A forró zsíros implantátumok csökkentik az egerek súlygyarapodását

Sarah Yang, Médiakapcsolatok 2015. augusztus 20., 2015. augusztus 21

Az UC Berkeley tudósai új módszert fejlesztettek ki az energiát égető „jó” zsír növekedésének és terjeszkedésének tervezésére, majd megállapították, hogy ez a zsír segített csökkenteni a súlygyarapodást és csökkenteni az egerek vércukorszintjét.

Az érzéstelenített állatba szobahőmérsékleten beültetett barna jellegű zsír termográfja. Az A területen bemutatott implantátum lényegesen melegebb (maximum 30,86 Celsius fok), összehasonlítva a B terület kontroll régiójával (maximum 29,43 Celsius fok). (Fotó: Kevin Tharp és Andreas Stahl)

A Diabetes folyóiratban augusztus 20-án megjelent tanulmány szerzői szerint technikájuk végül új megközelítésekhez vezethet az elhízás, a cukorbetegség és más anyagcserezavarok leküzdésére.

A kutatók egy speciálisan testreszabott hidrogél segítségével „állványozták” és irányították az őssejteket tartalmazó implantátumokat, hogy funkcionális barna zsírszerű szövetet képezzenek. Míg a fehér zsír - az elhízással járó fajta - felesleges energiát tárol, a barna zsír hőtermelőként szolgál, kalóriát éget, miközben végzi munkáját.

"Ami igazán izgalmas ebben a rendszerben, az a lehetőség, hogy terápiás célokra bőséges mennyiségű barna zsírt biztosítson" - mondta Kevin Tharp, a tanulmány vezető szerzője, Ph.D. hallgató a táplálkozástudományi és toxikológiai tanszéken. "Az implantátum a fehér zsírban lévő őssejtekből készül, amelyeket zsírleszívással nyert szövetből lehet előállítani."

Az emberi csecsemőknek, amelyek még nem tudnak hideget termelni borzongással, nagyobb a barna zsírraktáruk, ún. Azért, mert magas sötétebb árnyalatú mitokondriumokat tartalmaz. Valaha azt hitték, hogy a barna zsír eltűnik az életkor előrehaladtával, de az utóbbi években ezt a szövetet fedezték fel a nyakban, a vállban és a gerincvelőben a felnőttek körében.

"Ez átvitt értelemben és szó szerint a kutatások egyik forrása jelenleg" - mondta a tanulmány vezető szerzője, Andreas Stahl, a táplálkozástudomány és a toxikológia docense. "Elsőként implantáltunk egerekbe egy mesterséges barna zsírtartalmú depót, és megmutattuk, hogy az a várt hatással van a testhőmérsékletre és jótékony hatással van az anyagcserére."

Tanulmányok kimutatták, hogy a hideg hőmérséklet felpörgetheti a barna zsír aktivitását. Stahl megjegyezte azonban, hogy a hidegnek való kitettség gyakran az élelmiszer-bevitel növekedéséhez vezetett, és potenciálisan tagadta a barna zsírtartalmú tevékenység kalóriaégető előnyeit.

Szerezd meg a zsírt, ne a hideget

Három alapvető zsírszövettípus létezik testünkben. Van egy klasszikus, energiatároló fehér zsír, amelyet sokan közülünk a legjobban ismernek, és kétféle energiát égető zsír termelődik, nevezetesen a barna zsír, amely a magzati fejlődés során keletkezik, és a bézs zsír, amely barna- mint a fehér zsírszövetben képződött zsír hideg és más helyzetek hatására.

Egy centiméternél rövidebb implantátum megjelenése két hét múlva eltávolítva. Különösen a zsír mutatja az erek fejlődését és markáns barna árnyalatot. (Fotó: Kevin Tharp és Andreas Stahl)

Ez az UC Berkeley-kísérlet a barna-szerű bézs zsír növelésének ötletét tárta fel a hőmérséklet csökkenése nélkül. Stahl összefogott Kevin Healy-vel, az UC Berkeley biomérnöki professzorával és Amit Jha posztdoktori kutatóval, hogy kifejlesszen egy fizikai jelzésrendszert az őssejtek differenciálódásának irányítására.

"Már ismert, hogy számos szerv esetében, beleértve a szívet is, az extracelluláris mátrix, amelyben egy sejt tartózkodik, jeleket szolgáltat a növekedés és fejlődés irányítására" - mondta Healy, aki az Anyagtudományi és Műszaki Tanszékre is kinevezett. "Ezt a koncepciót a fehér zsírszövetből izolált őssejtekre alkalmaztuk."

A kutatók szerint a fehér zsírtartalmú őssejtek barna zsírsá történő átalakításának mátrixreceptje nem volt egyértelmű, de megjegyezték, hogy korábbi tanulmányok szerint a környező környezet merevsége volt a tényező. A fehér zsírtartalmú őssejtek egy puha 3D környezetbe kerülve, kis ellenállással a sejt növekedésével zsírossá váltak. Amikor a környező környezet nagyon merev volt, az őssejtek csontokká nőttek.

Az injektált barna zsír csökkenti a súlygyarapodást, a glükózt

A kutatók szorosan kötött 3D-s hálót készítettek egy hidrogélben, amely vizet, hialuronsavat és rövid fehérjeszekvenciákat tartalmaz, amelyek a barna zsír növekedésével és működésével járnak. A hialuronsav egy természetben előforduló szénhidrát, amely elősegíti a víz vastagabbá és gélszerűbbé tételét. Ezután fehér zsírtartalmú őssejteket vettek el egerektől, amelyek genetikailag módosultak a szentjánosbogarak enzimjének expresszálására. Ez lumineszcenssé tette a sejteket, lehetővé téve a kutatók számára, hogy könnyebben nyomon kövessék őket.

Az implantátumok stimulált hidegproblémára fokozott zsírfelvétel mellett reagálnak. A tetején lévő képek olyan érzéstelenített állatok, amelyek implantátumai a zsírsavak felvételi sebességével arányosan bocsátanak ki fényt. Az oszlopdiagramok a magasabb aktivitási sebességet mutatják stimulált körülmények között. (Kevin Tharp és Andreas Stahl képe)

A kutatók ezután hozzáadták a sejteket a hidrogélhez, és mielőtt a keverék besűrűsödött, genetikailag azonos egerek bőre alá fecskendezték őket.

A gél az injekció beadása után polimerizálódik, és befejezi átalakulását az állatban. A kutatók az injekció beadása után figyelték az izzó sejteket, hogy megállapítsák, mennyire maradnak helyben, mennyi ideig tartanak fenn a testben, és metabolikusan működnek-e.

Észrevették az egerek testhőmérsékletének növekedését 21 Celsius fokos környezeti hőmérsékleten és 24 óra elteltével 4 Celsius fokos hőmérsékleten. Mindkét esetben a beültetett sejteket tartalmazó egerek akár fél Celsius-fokkal is melegebbek voltak, mint egy kontroll csoport, injekció nélkül. Minél nagyobb a sejtek koncentrációja, annál nagyobb a hatás a hőmérsékletre.

A kutatók a kísérleti egereket magas zsírtartalmú étrendre is alkalmazták. Három hét végére az injektált bézs zsírtartalmú egerek feleannyira híztak, alacsonyabb volt a vércukorszintjük és a keringő zsírsavak szintje, mint a kontroll egerekben.

"Ez egy megvalósíthatósági tanulmány, de az eredmények nagyon biztatóak voltak" - mondta Stahl. „Ez az első alkalom, hogy optimalizált 3D-s környezetet hoztak létre a barnaszerű zsír növekedésének serkentésére. Tekintettel az elhízás negatív egészségügyi hatásaira, a barna zsír szerepének kutatásával folytatni kell annak kiderítését, hogy ezek a megállapítások hatékonyak lennének-e az emberekben. "

A Nemzeti Egészségügyi Intézetek és az Amerikai Diabetes Szövetség segítették a kutatás finanszírozását.