الارتباط الوراثي لخلل الميتوكوندريا في السمنة

ملخص: كما هو موضح في دراسة حديثة، حقق الباحثون تقدمًا كبيرًا في فهم تأثير السمنة على الميتوكوندريا.

يؤدي النظام الغذائي الغني بالدهون إلى تقسيم الميتوكوندريا في الخلايا الدهنية إلى وحدات أصغر وأقل كفاءة في الفئران، ويتحكم فيها الجين. ومن خلال حذف هذا الجين، تمت حماية الفئران من زيادة الوزن على الرغم من تناول نفس النظام الغذائي الغني بالدهون.

توفر هذه الدراسة رؤى جديدة حول الاختلالات الأيضية في السمنة، مما يمهد الطريق للعلاجات المستهدفة المحتملة.

مفتاح الحقائق:

1. ووجدت الدراسة أن اتباع نظام غذائي عالي الدهون يؤدي إلى تفتيت الميتوكوندريا في الخلايا الدهنية، مما يقلل من قدرتها على حرق الدهون.
2. تم العثور على الجين المرتبط بجزيء RaIA ليكون مسؤولاً عن تجزئة الميتوكوندريا والاضطرابات الأيضية في السمنة.
3. ومن خلال إزالة هذا الجين، نجح الباحثون في حماية الفئران من السمنة الناجمة عن اتباع نظام غذائي عالي الدهون، مما يشير إلى هدف علاجي جديد لعلاج السمنة لدى البشر.

مصدر: جامعة كاليفورنيا سان دييغو

لقد تضاعف عدد الأشخاص الذين يعانون من السمنة ثلاث مرات تقريبًا منذ عام 1975، مما أدى إلى وباء عالمي. في حين أن عوامل نمط الحياة مثل النظام الغذائي وممارسة الرياضة تلعب دورا في تطور وتطور السمنة، فقد توصل العلماء إلى أن السمنة ترتبط أيضا باضطرابات التمثيل الغذائي الجوهرية.

الآن، ألقى الباحثون في كلية الطب بجامعة كاليفورنيا في سان دييغو ضوءًا جديدًا على كيفية تأثير السمنة على الميتوكوندريا لدينا، وهي البنية المهمة لإنتاج الطاقة في خلايانا.

في دراسة نشرت في 29 يناير 2023 التمثيل الغذائي الطبيعيووجد الباحثون أنه عندما تم تغذية الفئران بنظام غذائي غني بالدهون، انقسمت الميتوكوندريا الموجودة داخل خلاياها الدهنية إلى ميتوكوندريا أصغر كانت أقل قدرة على حرق الدهون. واكتشفوا أيضًا أن هذه العملية يتم تنظيمها بواسطة جين. ومن خلال حذف هذا الجين من الفئران، تمكنا من حمايتها من زيادة الوزن، حتى عند إطعامها نظامًا غذائيًا غنيًا بالدهون مثل الفئران الأخرى.

وقال آلان سالتيل، أستاذ الطب في كلية الطب بجامعة كاليفورنيا في سان دييغو: “إن السعرات الحرارية الزائدة الناتجة عن الإفراط في تناول الطعام تؤدي إلى زيادة الوزن وتؤدي إلى سلسلة من عمليات التمثيل الغذائي التي تقلل من حرق الطاقة، مما يجعل السمنة أسوأ”. “إن الجين الذي وجدناه هو جزء مهم من عملية الانتقال من الوزن الصحي إلى السمنة.”

تحدث السمنة، التي تؤثر على أكثر من 40% من البالغين في الولايات المتحدة، عندما تتراكم الدهون الزائدة في الجسم، والتي يتم تخزينها بشكل أساسي في الأنسجة الدهنية. توفر الأنسجة الدهنية عمومًا مزايا ميكانيكية مهمة من خلال توسيد الأعضاء الحيوية وتوفير العزل. كما أن لديها وظائف استقلابية مهمة، مثل إطلاق الهرمونات وجزيئات الإشارة الخلوية الأخرى التي توجه الأنسجة الأخرى لحرق الطاقة أو تخزينها.

أثناء اختلال توازن السعرات الحرارية مثل السمنة، تبدأ قدرة الخلايا الدهنية على حرق الطاقة بالفشل، وهذا هو أحد الأسباب التي تجعل من الصعب على الأشخاص الذين يعانون من السمنة فقدان الوزن. كيف تبدأ هذه الاضطرابات الأيضية هي واحدة من أكبر الألغاز المحيطة بالسمنة.

للإجابة على هذا السؤال، قام الباحثون بإطعام الفئران نظامًا غذائيًا غنيًا بالدهون وقاموا بقياس تأثير هذا النظام الغذائي على الميتوكوندريا في الخلايا الدهنية، وهي الهياكل داخل الخلايا التي تساعد على حرق الدهون. اكتشفوا ظاهرة غير عادية. بعد تناول نظام غذائي غني بالدهون، أصبحت الميتوكوندريا الموجودة في الأنسجة الدهنية للفئران مجزأة، وانقسمت إلى العديد من الميتوكوندريا الأصغر وغير الفعالة التي تحرق كمية أقل من الدهون.

بالإضافة إلى اكتشاف هذا التأثير الأيضي، اكتشفوا أيضًا أنه مدفوع بنشاط جزيء واحد يسمى RaIA. لدى RaIA العديد من الوظائف، حيث تساعد على تحطيم الميتوكوندريا عندما تكون مختلة. تشير دراسة جديدة إلى أنه عندما يكون هذا الجزيء مفرط النشاط، فإنه يتداخل مع الوظيفة الطبيعية للميتوكوندريا، مما يؤدي إلى مشاكل التمثيل الغذائي المرتبطة بالسمنة.

وقال سالتيل: “في جوهر الأمر، يلعب التنشيط المزمن لـ RaIA دورًا مهمًا في الحد من إنفاق الطاقة في الأنسجة الدهنية التي تعاني من السمنة المفرطة”. “من خلال فهم هذه الآلية، نحن نقترب خطوة واحدة من تطوير علاجات مستهدفة يمكنها معالجة زيادة الوزن والخلل الأيضي المرتبط به عن طريق حرق الدهون.”

ومن خلال حذف الجين المرتبط بـ RaIA، تمكن الباحثون من حماية الفئران من زيادة الوزن الناجم عن النظام الغذائي. وبالتعمق أكثر في الكيمياء الحيوية، وجد الباحثون أن بعض البروتينات المتأثرة بـ RaIA في الفئران تشبه البروتينات البشرية المرتبطة بالسمنة ومقاومة الأنسولين، مما يشير إلى أن آليات مماثلة قد تؤدي إلى السمنة البشرية.

وقال سالتيل: “إن المقارنة المباشرة بين البيولوجيا الأساسية التي اكتشفناها والنتائج السريرية الفعلية تؤكد أهمية النتائج بالنسبة للبشر وإمكانية المساعدة في علاج السمنة أو الوقاية منها باستخدام علاجات جديدة تستهدف مسار RaIA”.

“لقد بدأنا للتو في فهم عملية التمثيل الغذائي المعقدة لهذا المرض، ولكن الاحتمالات المستقبلية مثيرة.”

شارك في تأليف الدراسة وينمين شيا، وبريتي فيراكانثام، ويو جاو يايون شو، وتوري راين، وجياكسين تشيان، ويينغ جونز، وتشاو وي هونغ، وزيتشين وانغ، وهيرويوكي هاكوزاكي، ويوهانس شوينبيرج، وهوي جاو، ومايكل من تكساس هيلث. مركز العلوم. رايدن في معهد كارولينسكا، وكريستوفر ليدل، وروث يو، ومايكل داونز، ورونالد إيفانز، وجيانفينج هوانغ في معهد سالك للدراسات البيولوجية؛ من جامعة كورنيل.

تمويل: تم تمويل هذه الدراسة من قبل المعاهد الوطنية للصحة (المنح P30DK063491، R01DK122804، R01DK124496، R01DK125820 وR01DK128796).

هذه أخبار أبحاث علم الوراثة والسمنة

مؤلف: مايلز مارتن
مصدر: جامعة كاليفورنيا سان دييغو
اتصال: مايلز مارتن – جامعة كاليفورنيا سان دييغو
صورة: يُنسب الفيلم إلى Neuronews

البحث الأصلي: الوصول المفتوح.
“تسبب السمنة تجزئة الميتوكوندريا وخللًا في الخلايا الشحمية البيضاء.“آلان سالتيل وآخرون. التمثيل الغذائي الطبيعي

ملخص

تسبب السمنة تجزئة الميتوكوندريا وخللًا في الخلايا الشحمية البيضاء.

يعد خلل الميتوكوندريا سمة مميزة للسمنة البشرية والقوارض، ومقاومة الأنسولين، وأمراض الكبد الدهنية. يؤدي النظام الغذائي عالي الدهون (HFD) إلى تجزئة الميتوكوندريا في الخلايا الشحمية البيضاء المعوية من ذكور الجرذان، مما يؤدي إلى انخفاض القدرة التأكسدية من خلال عملية صغيرة تعتمد على GTPase RalA.

يتم زيادة تعبير ونشاط RalA في الخلايا الشحمية البيضاء بعد HFD. الحذف المستهدف لـ RalA في الخلايا الشحمية البيضاء يمنع تجزئة الميتوكوندريا ويخفف من زيادة الوزن الناجم عن HFD عن طريق زيادة أكسدة الأحماض الدهنية.

ميكانيكيًا، يزيد RalA الانشطار في الخلايا الشحمية عن طريق تغيير فسفرة Ser637 لبروتين الانشطار المثبط Drp1، مما يؤدي إلى تجزئة أكبر للميتوكوندريا. تعبير الأنسجة الدهنية عن التماثل البشري لـ Drp1 ، TNM1Lيرتبط بشكل إيجابي بالسمنة ومقاومة الأنسولين.

وبالتالي، يلعب التنشيط المزمن لـ RalA دورًا مهمًا في قمع إنفاق الطاقة في الأنسجة الدهنية التي تعاني من السمنة المفرطة عن طريق تحويل توازن ديناميكيات الميتوكوندريا نحو الانشطار المفرط، مما يساهم في زيادة الوزن وخلل التمثيل الغذائي.