Гены и нервы ожирения
Сегодня едва ли не каждое второе исследование в области медицины и здоровья так или иначе касается проблемы лишнего веса и осложнений, с которыми она связана. Это понятно, ожирение считается главной болезнью современности: более 1,4 миллиарда человек страдают лишним весом и еще почти 500 миллионов – тяжелым ожирением. То есть почти каждый третий человек на Земле испытывает проблемы с весом и вытекающие из них проблемы со здоровьем – сахарный диабет второго типа, заболевания сердца, артрит, рак и десятки других недугов. В России проблема стоит острее, чем в среднем по миру: лишним весом страдает около 40 процентов населения, ожирением – 6 процентов россиян.
И дело не только в том, что кто-то слишком много ест. Помимо образа жизни и аппетита вес человека определяется наследственностью. В общих чертах об этом известно давно, но теперь ученые идентифицировали семь конкретных генов, которые связаны с главной эпидемией современности (и попутно нашли еще четыре гена, влияющие на рост человека).
Исследование, в котором приняли участие ни много ни мало 270 тысяч человек, готовится к публикации в журнале Nature Genetics. Авторы (а их более 300 человек, членов международного исследовательского консорциума GIANT) попытались определить не только связь генов с этим заболеванием, но найти генетические различия у людей с разными степенями ожирения.
Авторы сопоставили биометрические параметры и 2,8 миллиона вариаций генов у более чем 168 тысяч пациентов и таким образом определили участки (локусы) ДНК, которые связаны с разными параметрами, в том числе ожирением. Затем они прицельно отобрали еще почти 110 тысяч человек, у которых определили 273 варианта искомых генов. После тщательного картирования этих вариантов в итоге определили четыре ранее неизвестных гена, определяющих рост человека, и семь новых генов, связанных со склонностью к ожирению. Причем степень ожирения определяется не столько качеством генов, сколько количеством: у пациентов с крайними формами болезни просто больше вариантов генов, провоцирующих накопление жира.
Современная наука пока не дает точных ответов на вопрос, что делать с глобальной проблемой лишнего веса. Однако уже есть ответ, чего точно делать не надо. В журнале Nature Medicine опубликовано разоблачительное исследование, которое наносит решающий удар по репутации L-карнитина. Похоже, эта чудо-молекула прошла весь скорбный путь от открытия ее ценных свойств, через зенит славы и популярности в качестве пищевой добавки, к констатации ее бесполезности и, наконец, к обнаружению вредных, смертельно опасных свойств.
Сам по себе L-карнитин – замечательное соединение, о пользе которого биохимики узнали больше века назад. В клетке он вырабатывается по мере необходимости и выполняет важную работу: переносит жирные кислоты в топку, то есть внутрь митохондрий, где они служат источником энергии. Проще говоря, L-карнитин сжигает жир и способствует питанию клетки. В 1960-х годах его научились синтезировать в промышленных масштабах, и с тех пор пищевые добавки с карнитином неуклонно набирали популярность среди любителей здорового образа жизни и спортсменов. Только в начале 21-го века стали появляться исследования, доказывающие, что пищевые добавки с карнитином работают ничуть не лучше, чем плацебо. Собственно, похожую участь разделили многие биологически-активные молекулы, в том числе и витамины: в организме они жизненно необходимы, но в виде таблеток совершенно бесполезны.
Авторы работы протестировали 2595 человек (мясоедов, вегетарианцев и строгих веганов), каждый из которых проходил кардиологическое обследование. Оказалось, что вкусы пациентов связаны со склонностью к кардиологическим заболеваниям: чем больше человек ест богатой карнитином пищи, то есть мяса, птицы и молочных продуктов, тем выше риск инфарктов и инсультов, в том числе со смертельным исходом. Ученые также показали, что вкусы в еде влияют на состав флоры кишечника, мясная диета меняет соотношение микробов в пользу тех, что синтезируют токсичный ТМАО из карнитина.
Все это лишний раз доказывает, насколько сложно и элегантно устроена жизнь: одна и та же молекула жизненно необходима внутри клетки и вредна, если ею пичкать организм в неестественных количествах. А значит, еще одной чудо-таблеткой, якобы сжигающей жир и заряжающей энергией, теперь меньше.
Не подвергающиеся сомнению способы похудения – бег и ходьба, оказывается, мало чем друг от друга отличаются в смысле пользы для здоровья. Авторы исследования буквально закрыли тему: шесть лет они сравнивали 33 тысячи бегунов и 15 тысяч активных ходоков и пришли к выводу, что бегать и ходить одинаково полезно для профилактики повышенного давления, уровня холестерина в крови, диабета и болезней сердца.
Другой, более высокотехнологичный подход предлагают ученые из Университета Восточной Англии. В журнале Neuroscience в прошлую пятницу опубликована их работа, которая наводит на мысль, что в будущем аппетит можно будет регулировать на генетическом уровне.
За чувство голода в мозге отвечает гипоталамус – участок не больше миндального ореха, который регулирует также жажду, сон и вообще дирижирует всеми системами в организме. Часто ожирение связано с нарушением работы гипоталамуса – в нем по неясным причинам погибает или перестает работать часть нейронов.
Исследователи из Университета Восточной Англии использовали метод генетического картирования зачатков, который позволяет проследить в живом организме в разные моменты его жизни развитие стволовых клеток и клеток, в которые они развиваются.
Оказалось, что клетки танициты, напоминающие стволовые, которые окружают гипоталамус, могут уже после рождения и во взрослом возрасте превращаться в нейроны гипоталамуса, регулирующие аппетит. То есть ученые впервые показали, что в принципе возможно даже во взрослом возрасте восполнить недостаток или нарушение работы нейронов, регулирующих голод, за счет таницитов. Следующий шаг – научиться направленно дифференцировать последние в нейроны гипоталамуса. Это вполне достижимо, ведь технологии управления генами и дифференцировки стволовых клеток сейчас переживают настоящий бум – уже, например, ученые умеют получать мышечные клетки в сердце из соединительной ткани.
Старение и рак
Другая область, где большие надежды связаны с управлением генетическим аппаратом, – это онкология. Научившись включать и выключать различные гены в клетках, ученые рассчитывают найти принципиально новые способы борьбы с раковыми опухолями. На днях в журнале Cell Reports было опубликовано исследование, которое приближает нас к этой цели.
Биологи из Уистерского института анатомии и биологии обнаружили, что у нашего организма есть механизм, защищающий от рака: в поврежденных клетках, перерождающихся в злокачественные, автоматически запускаются процессы старения, чтобы выключить синтез нуклеотидов, строительного материала ДНК. В результате клетка не погибает, но и размножаться уже не может, пребывая в почтенном и безопасном для организма состоянии до тех пор, пока не придет время ее апоптоза, то есть запрограммированной смерти.
Экспериментируя с клетками в пробирке, ученые обнаружили, что если пожилую клетку искусственно подкормить нуклеотидами, то она превращается в раковую. Исследователи описали молекулярный механизм, с помощью которого онкогены (гены, вызывающие злокачественное перерождение) автоматически стимулируют старение, угнетая работу фермента RRM2, необходимого для синтеза нуклеотидов. Когда фермент подавлен, останавливается клеточная фабрика по производству нуклеотидов, то есть строительных кирпичей ДНК, и клетка теряет способность к делению.
Это знание открывает новые возможности для лечения опухолей, которые пока не поддаются никакой современной химиотерапии.
Нюх в сердце и в крови
Запахи могут иметь гораздо большее значение, чем мы думали. В клетках сердца, легких и других органов, а также клетках крови ученые обнаружили обонятельные рецепторы, подобные тем, что есть в носу. Есть повод думать, что наше сердце способно в прямом смысле слова чувствовать запах кофе или бифштекса. Питер Шиберле, профессор из Мюнхенского технического университета, сообщил об этом удивительном открытии вчера на общенациональном собрании Американского химического сообщества.
Обонятельные рецепторы в основном скапливаются на слизистой в верхней части носа, где пахучие молекулы соединяются с ними, вызывая целый каскад биохимических реакций, которые затем передаются в мозг, считывающий их как определенный запах. За исследование свойств рецепторов GPCR (аббревиатура переводится как “рецепторы, сопряженные с G-белком”) в прошлом году американцы Роберт Лефковиц и Брайан Кобилка получили Нобелевскую премию по химии.
Сегодня едва ли не каждое второе исследование в области медицины и здоровья так или иначе касается проблемы лишнего веса и осложнений, с которыми она связана. Это понятно, ожирение считается главной болезнью современности: более 1,4 миллиарда человек страдают лишним весом и еще почти 500 миллионов – тяжелым ожирением. То есть почти каждый третий человек на Земле испытывает проблемы с весом и вытекающие из них проблемы со здоровьем – сахарный диабет второго типа, заболевания сердца, артрит, рак и десятки других недугов. В России проблема стоит острее, чем в среднем по миру: лишним весом страдает около 40 процентов населения, ожирением – 6 процентов россиян.
И дело не только в том, что кто-то слишком много ест. Помимо образа жизни и аппетита вес человека определяется наследственностью. В общих чертах об этом известно давно, но теперь ученые идентифицировали семь конкретных генов, которые связаны с главной эпидемией современности (и попутно нашли еще четыре гена, влияющие на рост человека).
Исследование, в котором приняли участие ни много ни мало 270 тысяч человек, готовится к публикации в журнале Nature Genetics. Авторы (а их более 300 человек, членов международного исследовательского консорциума GIANT) попытались определить не только связь генов с этим заболеванием, но найти генетические различия у людей с разными степенями ожирения.
Авторы сопоставили биометрические параметры и 2,8 миллиона вариаций генов у более чем 168 тысяч пациентов и таким образом определили участки (локусы) ДНК, которые связаны с разными параметрами, в том числе ожирением. Затем они прицельно отобрали еще почти 110 тысяч человек, у которых определили 273 варианта искомых генов. После тщательного картирования этих вариантов в итоге определили четыре ранее неизвестных гена, определяющих рост человека, и семь новых генов, связанных со склонностью к ожирению. Причем степень ожирения определяется не столько качеством генов, сколько количеством: у пациентов с крайними формами болезни просто больше вариантов генов, провоцирующих накопление жира.
Современная наука пока не дает точных ответов на вопрос, что делать с глобальной проблемой лишнего веса. Однако уже есть ответ, чего точно делать не надо. В журнале Nature Medicine опубликовано разоблачительное исследование, которое наносит решающий удар по репутации L-карнитина. Похоже, эта чудо-молекула прошла весь скорбный путь от открытия ее ценных свойств, через зенит славы и популярности в качестве пищевой добавки, к констатации ее бесполезности и, наконец, к обнаружению вредных, смертельно опасных свойств.
Сам по себе L-карнитин – замечательное соединение, о пользе которого биохимики узнали больше века назад. В клетке он вырабатывается по мере необходимости и выполняет важную работу: переносит жирные кислоты в топку, то есть внутрь митохондрий, где они служат источником энергии. Проще говоря, L-карнитин сжигает жир и способствует питанию клетки. В 1960-х годах его научились синтезировать в промышленных масштабах, и с тех пор пищевые добавки с карнитином неуклонно набирали популярность среди любителей здорового образа жизни и спортсменов. Только в начале 21-го века стали появляться исследования, доказывающие, что пищевые добавки с карнитином работают ничуть не лучше, чем плацебо. Собственно, похожую участь разделили многие биологически-активные молекулы, в том числе и витамины: в организме они жизненно необходимы, но в виде таблеток совершенно бесполезны.
Клетки танициты, напоминающие стволовые, которые окружают гипоталамус, могут уже после рождения и во взрослом возрасте превращаться в нейроны гипоталамуса, регулирующие аппетит
Большое исследование, опубликованное в прошедшее воскресенье в Nature Medicine, сообщает о вредных свойствах L-карнитина. Биохимики из Кливлендской клиники (США) обнаружили, что благодаря бактериям, обитающим в кишечнике человека, L-карнитин превращается в токсичное вещество ТМАО (триметиламин-N-оксид), которое провоцирует атеросклероз и, как следствие, закупорку кровеносных сосудов.Авторы работы протестировали 2595 человек (мясоедов, вегетарианцев и строгих веганов), каждый из которых проходил кардиологическое обследование. Оказалось, что вкусы пациентов связаны со склонностью к кардиологическим заболеваниям: чем больше человек ест богатой карнитином пищи, то есть мяса, птицы и молочных продуктов, тем выше риск инфарктов и инсультов, в том числе со смертельным исходом. Ученые также показали, что вкусы в еде влияют на состав флоры кишечника, мясная диета меняет соотношение микробов в пользу тех, что синтезируют токсичный ТМАО из карнитина.
Все это лишний раз доказывает, насколько сложно и элегантно устроена жизнь: одна и та же молекула жизненно необходима внутри клетки и вредна, если ею пичкать организм в неестественных количествах. А значит, еще одной чудо-таблеткой, якобы сжигающей жир и заряжающей энергией, теперь меньше.
Не подвергающиеся сомнению способы похудения – бег и ходьба, оказывается, мало чем друг от друга отличаются в смысле пользы для здоровья. Авторы исследования буквально закрыли тему: шесть лет они сравнивали 33 тысячи бегунов и 15 тысяч активных ходоков и пришли к выводу, что бегать и ходить одинаково полезно для профилактики повышенного давления, уровня холестерина в крови, диабета и болезней сердца.
Другой, более высокотехнологичный подход предлагают ученые из Университета Восточной Англии. В журнале Neuroscience в прошлую пятницу опубликована их работа, которая наводит на мысль, что в будущем аппетит можно будет регулировать на генетическом уровне.
За чувство голода в мозге отвечает гипоталамус – участок не больше миндального ореха, который регулирует также жажду, сон и вообще дирижирует всеми системами в организме. Часто ожирение связано с нарушением работы гипоталамуса – в нем по неясным причинам погибает или перестает работать часть нейронов.
Исследователи из Университета Восточной Англии использовали метод генетического картирования зачатков, который позволяет проследить в живом организме в разные моменты его жизни развитие стволовых клеток и клеток, в которые они развиваются.
Оказалось, что клетки танициты, напоминающие стволовые, которые окружают гипоталамус, могут уже после рождения и во взрослом возрасте превращаться в нейроны гипоталамуса, регулирующие аппетит. То есть ученые впервые показали, что в принципе возможно даже во взрослом возрасте восполнить недостаток или нарушение работы нейронов, регулирующих голод, за счет таницитов. Следующий шаг – научиться направленно дифференцировать последние в нейроны гипоталамуса. Это вполне достижимо, ведь технологии управления генами и дифференцировки стволовых клеток сейчас переживают настоящий бум – уже, например, ученые умеют получать мышечные клетки в сердце из соединительной ткани.
Старение и рак
Другая область, где большие надежды связаны с управлением генетическим аппаратом, – это онкология. Научившись включать и выключать различные гены в клетках, ученые рассчитывают найти принципиально новые способы борьбы с раковыми опухолями. На днях в журнале Cell Reports было опубликовано исследование, которое приближает нас к этой цели.
Биологи из Уистерского института анатомии и биологии обнаружили, что у нашего организма есть механизм, защищающий от рака: в поврежденных клетках, перерождающихся в злокачественные, автоматически запускаются процессы старения, чтобы выключить синтез нуклеотидов, строительного материала ДНК. В результате клетка не погибает, но и размножаться уже не может, пребывая в почтенном и безопасном для организма состоянии до тех пор, пока не придет время ее апоптоза, то есть запрограммированной смерти.
Фото: Katherine Aird/The Wistar Institute
Экспериментируя с клетками в пробирке, ученые обнаружили, что если пожилую клетку искусственно подкормить нуклеотидами, то она превращается в раковую. Исследователи описали молекулярный механизм, с помощью которого онкогены (гены, вызывающие злокачественное перерождение) автоматически стимулируют старение, угнетая работу фермента RRM2, необходимого для синтеза нуклеотидов. Когда фермент подавлен, останавливается клеточная фабрика по производству нуклеотидов, то есть строительных кирпичей ДНК, и клетка теряет способность к делению.
Это знание открывает новые возможности для лечения опухолей, которые пока не поддаются никакой современной химиотерапии.
Нюх в сердце и в крови
Запахи могут иметь гораздо большее значение, чем мы думали. В клетках сердца, легких и других органов, а также клетках крови ученые обнаружили обонятельные рецепторы, подобные тем, что есть в носу. Есть повод думать, что наше сердце способно в прямом смысле слова чувствовать запах кофе или бифштекса. Питер Шиберле, профессор из Мюнхенского технического университета, сообщил об этом удивительном открытии вчера на общенациональном собрании Американского химического сообщества.
Обонятельные рецепторы в основном скапливаются на слизистой в верхней части носа, где пахучие молекулы соединяются с ними, вызывая целый каскад биохимических реакций, которые затем передаются в мозг, считывающий их как определенный запах. За исследование свойств рецепторов GPCR (аббревиатура переводится как “рецепторы, сопряженные с G-белком”) в прошлом году американцы Роберт Лефковиц и Брайан Кобилка получили Нобелевскую премию по химии.
Питер Шиберле. Фото: German Research Centre for Food Chemistry
Так вот, оказалось, что те же обонятельные рецепторы есть в нашем теле и в местах, весьма отдаленных от носа. Например, на поверхности клеток крови. Как именно они работают и действительно ли наше сердце и другие органы способны “унюхать” пахучие молекулы, которые попадают с пищей сначала в кишечник, а затем и в кровоток, ученым еще предстоит выяснить. Тем не менее, в экспериментах изолированные клетки крови человека проявляли способность к обонянию. Авторы эксперимента помещали в лунку на планшете клетки крови с одной стороны и пахучее вещество – с другой. Со временем клетки крови подползали, привлеченные запахом, на противоположный край лунки.