Dinamikus keresztbeszélgetés az anyagcsere szervei között az elhízás és az anyagcsere betegségek esetén

Tárgyak

Az evolúció során az élő szervezetek alkalmazkodtak különféle tápanyagforrások, köztük szénhidrátok, lipidek és fehérjék felhasználásához. Különösen a szénhidrátok és a lipidek jelentik a két fő makromolekulát, amelyek az intracelluláris tárolási termékek kulcsfontosságú komponensei az energiatermeléshez. Fontos, hogy ezeknek a makromolekuláknak az anabolizmusa és katabolizmusa szorosan összefonódik a tápanyagok szabályozásában szerepet játszó szervekben, beleértve az agyat, a májat, a zsírszövetet, a hasnyálmirigyet és az izmokat. Számos szerv és szövet közül a zsírszöveteknek kulcsfontosságú szabályozó szerepük van a túlélésben, a szaporodásban és a táplálkozási stresszekhez való alkalmazkodásban raktárhelyiségként való működésük révén. Például a zsírszövetek aktívan tágulnak, reagálva a túlzott energiafogyasztásra, és energiaforrásokat termelnek a tápanyaghiányra reagálva, és azonnal részt vesznek a szisztémás energiaháztartás ellenőrzésében. Ezen túlmenően a zsírszövetek különböző anyagcsere-szervekkel kommunikálnak különféle adipokinek szekrécióján keresztül, többszörös hatást gyakorolva a szisztémás energia homeosztázis szabályozására.

Az elmúlt évtizedekben az elhízás aránya gyorsan nőtt az egész világon, ami magas társadalmi terhet ró az életminőségre. A bizonyítékok arra utalnak, hogy az elhízás szorosan összefügg a metabolikus szindróma kialakulásával, beleértve a hiperlipidémiát, a magas vérnyomást, a szív- és érrendszeri betegségeket, az inzulinrezisztenciát, a hiperkoleszterinémiát, a 2-es típusú cukorbetegséget és még a rák bizonyos típusait is. Az elhízás jellemzője a testzsír túlzott növekedése, amely a krónikus energiafogyasztásnak és a mozgásszegény életmódnak tudható be. Tekintettel a zsírszövetek és más anyagcsere-szervek közötti, az egész test energiájával kapcsolatos homeosztázis szabályozásával kapcsolatos keresztbeszéd jelentős szerepére, az energia homeosztázisban szerepet játszó szervek közötti metabolikus kommunikáció meghatározása tágabbá tenné az elhízáshoz hozzájáruló komplex rendszerek megértését. Ebben a különszámban megvizsgáljuk a legfontosabb metabolikus szervek, köztük az agy, a szív, a máj, a zsírszövet és a hasnyálmirigy keresztbeszélgetésében a sejt- és molekuláris mechanizmusokkal kapcsolatos legújabb megállapításokat, valamint ezek szerepét az energia-anyagcsere szabályozásában. mint az elhízás etiológiája. Kiemeljük az elhízás és az ahhoz kapcsolódó betegségek, például az inzulinrezisztencia genetikai és epigenetikai tanulmányainak új eredményeit is.

Aimin Xu csoportja (Hongkongi Egyetem) átfogó áttekintést nyújt a zsírszövetről és annak lehetséges klinikai vonatkozásairól. Megbeszélték a zsírraktárak különféle jellemzőit, beleértve a fehér zsírszövetet, a barna zsírszövetet és a bézs zsírszövetet. Úgy tűnik, hogy a zsírraktárakban különbségek vannak a sejtek összetételében és fiziológiai tulajdonságaiban genetikai vagy fejlődési események következtében. Fejlődési jelek, hormonális változások, anyagcsere-stresszek és öregedés után a különféle zsírraktárak eltérő reakciókat mutatnak, valamint az energia-anyagcserére, az inzulinérzékenységre és a termogenezisre gyakorolt későbbi hatásokat. Például a bőr alatti zsírszövethez képest a zsigeri zsírszövet hajlamos krónikusan gyulladni és inzulinrezisztens az elhízás során. Betekintést nyújtanak a zsírraktár-specifitás potenciális szerepére két populáció - elhízott, de anyagcserében egészséges és sovány, de anyagcserét tekintve egészségtelen - populációk paradox fenotípusainak közvetítésében.

Megalapozott, hogy az agynak fontos szerepe van az energia homeosztázis szabályozásában az anyagcsere és az energia homeosztázis jelenlegi állapotának felmérése, valamint a viselkedési minták és a perifériás anyagcsere modulációjának összehangolása révén. A zsírszövetből, a hasnyálmirigyből, a gyomorból, a belekből és a májból származó különféle tápanyagok és hormonok az anyagcsere állapotával kapcsolatos információkat továbbítják az agy több területére. A perifériás metabolikus, endokrin és neuronális jelek integrálása után az agyból kiáramló utak szabályozzák az ételbevitelt és az energiafelhasználást. Különösen Min-Seon Kim csoportja (Asan Medical Center és Ulsani Egyetem) a hipotalamusz kritikus szerepére összpontosított az energiaegyensúly és az elhízás szabályozásában. Tekintettel arra a tényre, hogy a hipotalamusz és a perifériás anyagcsere-szervek közötti összehangolt kölcsönhatások részt vesznek az egész test energia homeosztázisának szabályozásában, az agy hibás jelzései szorosan kapcsolódnak az elhízás káros hatásaihoz az energia-anyagcseréhez képest.

A legújabb megállapítások felülvizsgálták a zsírszövetek puszta energiatároló fogalmát. Ehelyett a zsírszövetek endokrin szervek, amelyek szintetizálnak és szekretálnak különböző jelzőmolekulákat, az úgynevezett adipokinek. Ennek megfelelően az adipozitás növekedése vagy csökkenése hatással van az adipokinek keringési szintjére, ami a szisztémás energia homeosztázisának későbbi változásaihoz vezet azáltal, hogy módosítja az energiacserét más szervekben. Hasonlóképpen, a szívvel kapcsolatos legújabb tanulmányok azt mutatják, hogy a szív egy másik endokrin szerv. Gary Sweeny csoportja (York-i Egyetem) kiemelte a perifériás szövetekre többszörös hatást gyakorló kardiokinek által közvetített szív-átalakítás legújabb eredményeit. Modellrendszerként a szívinfarktusban szenvedő szívizomgyulladásra összpontosítottak, és hangsúlyozták a kardiokinek kritikus szerepét a szív és más szövetek közötti keresztbeszéd modulálásában.

A máj az energia tárolásának egyik elsődleges helyszíne, és a glükóz- és lipid-anyagcsere központi szerve. Az étrendből származó felesleges energiát glikogén formájában tárolják a májban, és ha a glikogénraktárak megteltek, minden további felesleges energiát lipid formájában halmoznak fel a zsírszövetben. Ezenkívül a májnak alapvető szerepe van a szisztémás energia-anyagcsere komplex hálózatában, mivel a glükóz-anyagcsere fő szerveként működik, ideértve a glikogenezist, a glikogenolízist, a glikolízist és a glükoneogenezist. A különféle metabolitok és hormonok szorosan szabályozzák a máj glükóz metabolizmusát a kidolgozott transzkripciós hálózatok modulálásával. Ezért Seung-Hoi Koo csoportja (Koreai Egyetem) megvitatja a májenergia homeosztázisának jelenlegi megértését, különös tekintettel a legfontosabb transzkripciós tényezőkre és kofaktorokra, amelyek kritikusan szabályozzák a glükóz és a lipid anyagcserét.

Az inzulin és a glükagon nélkülözhetetlen hormonok az egész test glükóz- és lipid-anyagcseréjének szabályozásához, és mindkét hormon a hasnyálmirigyben termelődik. Weiping Han csoportja (SBIC és A-STAR) áttekintést nyújt a hasnyálmirigy fejlődéséről és annak szerepéről a glükóz anyagcserében. Hangsúlyozzák a külső jelek, köztük a bélhormonok, a tápanyagok, a sejtes metabolitok és az ionok kritikus szerepét a hasnyálmirigy fejlődésében. Megbeszélik a hasnyálmirigy és más szervek, köztük az agy, a bél és a máj változó kölcsönhatásának alapját képező molekuláris eseményeket is, hogy összehangolják az egész test energia-anyagcseréjét. Ezenkívül megvitatják a 2-es típusú cukorbetegség kezelésének jelenlegi terápiás és feltételezett célkitűzéseit.

Soo Heon Kwak és Kyong Soo Park (Szöuli Nemzeti Egyetemi Kórház) áttekintést nyújtanak a genetikai és epigenetikai vizsgálatok jelenlegi eredményeiről a 2-es típusú cukorbetegségről. Annak ellenére, hogy a 2-es típusú cukorbetegséget több tényező okozza, a legújabb genetikai asszociációs vizsgálatok határozottan azt sugallják, hogy bizonyos genetikai variációk szorosan összefüggenek a 2-es típusú cukorbetegség előfordulásával. A genetikai tényezők mellett a környezeti jelzések is hozzájárulnak a 2-es típusú cukorbetegség kialakulásához az epigenetikus szabályozás modulálásával, beleértve a DNS-metilációt, a hiszton-módosítást és a nem kódoló RNS-eket. Megvitatják a környezeti tényezők, a genetika és az epigenetika közötti valószínű kölcsönhatást a 2-es típusú cukorbetegség patogenezisének közvetítésére.

Szerzői információk

Hovatartozások

Biológiai Tudományok Tanszék, Molekuláris Biológiai és Genetikai Intézet, Nemzeti Kreatív Kutatási Kezdeményezések Központ zsírszövet-átalakításhoz, Szöuli Nemzeti Egyetem, Szöul, Korea

A PubMed Google Scholar alkalmazásban is kereshet erre a szerzőre