Новый взгляд на метаболические взаимодействия в организме

7 сентября 2018

В авторитетном научном журнале «Cell» опубликована статья, формирующая новые представления об обменных процессах и взаимодействиях, которые происходят в организме на протяжении суток. В рамках крупномасштабного исследования авторы моделировали суточный цикл метаболизма в тканях и органах мышей, пребывавших в условиях энергетического баланса или получавших богатое жирами питание. Полученные результаты проливают свет на различные каскадные метаболические процессы в организме, а также позволяют определить временны́е рамки для терапии ожирения. Исследование проводилось под эгидой одного из Центров Гельмгольца (Мюнхенского) и Калифорнийского Университета в Ирвайне, в сотрудничестве с Германским Центром изучения диабета (DZD).

Как известно, обмен веществ осуществляется в организме непрерывно. Потребленная пища расщепляется на составные части и органические соединения, ткани регенерируют, отработанные продукты экскретируются вовне. И ни один из этих процессов не является бесконтрольным. Биохимический хаос предотвращается механизмом регуляции, известным как циркадные ритмы (суточные, 24-часовые ритмы).
«Это можно представить себе как оркестр, – поясняет доктор Доминик Люттер, руководитель группы в Институте диабета и ожирения (Мюнхенский Центр Гельмгольца). – Если вы хотите добиться гармоничного звучания, отдельным инструментам не следует играть в случайном порядке; каждый из них должен вступить и сыграть свою партию в определенный момент. Точно такой же принцип заложен в системе обмена веществ, где единый темп и тактовая частота задается циркадными ритмами».

Изучая эти сложные взаимодействия, ученые генерировали суточный метаболический профиль одновременно восьми различных тканей: супрахиазматического ядра в гипоталамусе (рассматриваемого как основной циркадный ритмоводитель у млекопитающих), префронтальной коры головного мозга, скелетной мускулатуры, печени, бурой и белой жировых тканей, крови и спермы.

«Чтобы понять, как диета влияет на суточную синхронизацию метаболизма в тканях, мы сравнивали все регистрируемые показатели при нормальном и обогащенном жирами рационах, – добавляет сотрудник Института диабета и ожирения доктор Кеннет Дайр, ведущий, наряду с Домиником Люттером, соавтор публикации. – Известно, что богатая жирами диета дезорганизует циркадные ритмы и приводит к метаболическим расстройствам, становясь, в частности, причиной избыточной массы тела и одним из факторов риска развития сахарного диабета. Темпоральный, хронометрический подход к изучению тканевого обмена веществ обеспечивает нам лучшее представление о том, как обменные процессы изменяются при метаболических расстройствах подобного рода».

Таким образом, исследователи прослеживали дезорганизующее влияние жирной пищи на тканевой обмен веществ. «В мышечной ткани, например, мы наблюдали раздельное высвобождение энергии из жиров и углеводов, что в условиях энергетического баланса происходит в строго определенной последовательности, – продолжает Кеннет Дайр. – Однако при избытке жиров в рационе этот паттерн тотально искажался в сторону жирового метаболизма. Такое смещение играет решающую роль в развитии резистентности мышечной ткани к инсулину».

В целом, исследование представляет собой аналитический обзор обменных процессов, происходящих в тех или иных тканях в различное время суток, и вскрывает ранее неизвестные взаимосвязи. По мнению авторов, отсюда можно будет вывести наиболее благоприятный график приема медикаментов, активных в отношении метаболизма. «Возвращаясь к метафорическому образу оркестра, теперь мы обладаем отдельными партитурами и можем понять сложное согласованное взаимодействие инструментов, – говорит в заключение Доминик Люттер. – На следующем этапе хотелось бы понять, каким образом можно добиться унисона от всех музыкантов и восстановить гармоничное звучание оркестра, если начинается какофония».

По материалам сайта News Medical