Исключение одной аминокислоты из рациона вызвало быструю и радикальную потерю веса у мышей за счёт превращения белого жира в бурый жир, сжигающий калории. Исследование раскрывает новый мощный механизм снижения веса, не основанный на уменьшении потребления пищи и увеличении двигательной активности.
Когда мы думаем о «телесном жире», мы, скорее всего, думаем о белом жире, который запасает энергию из пищи и накапливается, когда мы потребляем больше калорий, чем сжигаем. Белый жир связывают с такими проблемами со здоровьем, как сердечно-сосудистые заболевания и диабет. Бурый же жир, напротив, гораздо полезнее. Он сжигает энергию, а не запасает её, вырабатывая тепло для поддержания тепла тела в процессе, называемом термогенезом.
Учёные особенно интересуются бурым жиром, поскольку повышение его активности, то есть превращение белого жира в бурый, может помочь людям сжигать больше калорий и улучшить общее состояние здоровья. Новое исследование показало, что снижение уровня аминокислоты цистеина запускает переход белых жировых клеток в бурые и может привести к значительной потере веса.
«Помимо резкой потери веса и увеличения сжигания жира в результате удаления цистеина, … эти результаты предполагают будущие стратегии управления весом, которые могут не основываться исключительно на снижении потребления калорий», — сказал соавтор исследования Кристиан Штадлер, доктор философии, профессор в Центре биомедицинских исследований Пеннингтона (PBRC), связанном с Университетом штата Луизиана.
Цистеин — это «протеиногенная» аминокислота, то есть он участвует в синтезе белков, а также в различных метаболических функциях. Организм может вырабатывать цистеин, что делает его заменимой аминокислотой (незаменимые аминокислоты должны поступать с пищей). В настоящем исследовании исследователи изучили влияние цистеина на обмен веществ, структуру жировой ткани и массу тела, изучая, как цистеин влияет на метаболические изменения, наблюдаемые как у людей, так и у мышей.
Они проанализировали данные, полученные в ходе исследования CALERIE-II – двухлетнего рандомизированного контролируемого исследования, изучающего эффекты длительного ограничения калорийности рациона у здоровых взрослых людей без ожирения. В рамках исследования участники в течение двух лет снижали потребление калорий в среднем на 14%. Исследователи обнаружили, что снижение потребления калорий привело к снижению уровня цистеина и изменению метаболических путей, связанных с цистеином и незаменимой аминокислотой метионином.
Мыши, у которых был генетически модифицирован фермент CTH, участвующий в синтезе цистеина из метионина, получали диету без цистеина. У мышей наблюдалась быстрая и резкая потеря веса, в течение одной недели они потеряли от 25% до 30% массы тела, в основном за счёт потери жира. Повторное введение цистеина в рацион животных обратило потерю веса, что показало, что эффект был обусловлен именно его дефицитом. Исследователи отметили, что дефицит цистеина приводил к преобразованию белой жировой ткани в бурый жир, процесс, известный как «побурение». Этот переход увеличивал расход энергии и сжигание жира без необходимости изменения рациона питания или уровня активности.
Исследование раскрывает новый мощный механизм снижения веса, который не зависит от уменьшения потребления пищи и увеличения двигательной активности. Елена Лея/Unsplash
Затем исследователи изучили влияние дефицита цистеина на ожирение, вызванное диетой. Когда мыши с ожирением, получавшие в течение 12 недель пищу с высоким содержанием жиров, были переведены на диету с низким содержанием цистеина, они потеряли примерно 30% веса тела за неделю, несмотря на сохранение высокого потребления калорий. У животных также улучшился контроль уровня сахара в крови, увеличился расход энергии и уменьшилось воспаление в жировой ткани. Анализ жировой ткани мышей выявил потемнение.
«Обратный перевод результатов исследования ограничения калорийности питания у людей выявил нового участника энергетического обмена», — заявил соавтор исследования Эрик Равуссин, доктор философии, заведующий кафедрой диабета и метаболизма имени Дугласа Л. Гордона в PBRC и руководитель Лаборатории трансляционной физиологии человека. «Системное истощение запасов цистеина у мышей приводит к потере веса, усилению утилизации жира и побурению адипоцитов [жировых клеток]».
Примечательно, что реакция потемнения жировой ткани, наблюдаемая исследователями, не была связана с UCP1, распространённым термогенным белком, что указывает на новый, независимый механизм. Вместо этого эффект требовал передачи сигнала норадреналином через часть симпатической нервной системы, которая в первую очередь отвечает за реакцию организма «бей или беги». Норадреналин, гормон и нейромедиатор, также известный как норадреналин, играет ключевую роль в этой реакции.
Исследование имеет некоторые ограничения. Использованные мышиные модели были генетически модифицированы, что понятно, но может не отражать метаболизм человека. Интенсивность потери веса у мышей была чрезвычайной и потенциально летальной, что делает её нетранслируемой на человека. Точный путь термогенеза, независимый от UCP1, остаётся неизвестным. Пока неизвестно, насколько безопасным или эффективным будет манипулирование цистеином у людей. В исследовании не рассматриваются долгосрочные последствия или устойчивость истощения запасов цистеина.
Тем не менее, результаты исследования свидетельствуют о ключевой роли цистеина в регуляции энергетического обмена и накопления жира. Это открывает потенциальную новую мишень для лечения ожирения, в частности, за счёт имитации эффектов дефицита цистеина без его фактического дефицита, что может быть опасно. Суть в том, что исследование подтверждает идею о том, что аминокислотный состав, а не только калории, может влиять на продолжительность здоровой жизни и регуляцию веса.
Исследование опубликовано в журнале Nature Metabolism .
