A zsírszövet kontrollálja az agy energiaszintjét

Egy zsírszövet által termelt enzim kontrollálja az agy metabolizmusért és öregedésszabályozásért felelős régiójának, a hipotalamusznak az energiaszintjét, állapítja meg a Cell Metabolism című szaklap tanulmánya, Shin-ichiro Imai vezető szerző és munkatársainak írása (SIRT1-Mediated eNAMPT Secretion from Adipose Tissue Regulates Hypothalamic NAD⁺ and Function in Mice).

A cikk szerzői szerint eredményeik arra utalnak, hogy a zsírszövet szabályozza az agy tápanyaghiányra adott válaszát, és arra is felhívják a figyelmet, hogy minden valószínűség szerint létezik a testzsírnak egy optimális szintje, ami mellett maximális lehet az egészség és az élettartam. Az optimális zsírmennyiség szintje és egyedi variációi még nem ismertek, de – legalábbis egér esetén – már bizonyos, hogy ha nincs elegendő egy zsírszövetben termelődő kulcs-enzimből, az agy fontos részei képtelenek fenntartani energiaszintjüket, nyilatkozta Shin-ichiro Imai.

Az eredmények megmagyarázhatják azokat a korábbi megfigyeléseket, miszerint az enyhe túlsúllyal élők esetében jobbak az életben maradás esélyei, és az ilyen emberek a  korosodás során kevesebb problémával szembesülnek, tette hozzá a fejlődésbiológus és orvos-kutató. A korábbiakban senki nem tudott magyarázattal szolgálni arra, hogy az enyhén túlsúlyosak körében miért alacsonyabb a mortalitás, azonban Imai és munkatársai eredményei arra utalnak, hogy ha valakinek a szervezetében nincs elegendő zsír, az hátrányosan befolyásolja a metabolizmus és az idősödés szabályozásában különösen fontos agyi területek működését.

A Washington University School of Medicine in St. Louis kutatói azt vizsgálják, mi módon termelik és hasznosítják a sejtek az energiát, és az hogyan befolyásolja az öregedés folyamatát. Korábbi munkájuk során másokkal együtt a nicotinamid phosphoribosyl-transzferáz (NAMPT) elnevezésű enzim szerepét bizonyították a sejtek számára alapvető energiaforrásnak számító nicotinamid adenin dinukleotid/NAD termelésében, továbbá korábbi munkájuk során kimutatták azt is, hogy ha fokozódik a hipotalamuszban a szirtuin1 expressziója, annak a kalóriamegvonás hatásaihoz hasonló következményei vannak: megnövekszik a kísérleti állat élettartama. A szirtuin1 egy NAD-függő protein deacetiláz, ami a NAMPT-vel együtt egy újonnan felfedezett szabályozó hálózatot alkot (NAD World), ami kritikus szerepet játszik a sejtanyagcserében és az öregedésben, az inzulin-szekréció és –szenzitivitás, valamint a lipid-metabolizmus szabályozásában (Shin-ichiro Imai és Jun Yoshino: The importance of NAMPT/NAD/SIRT1 in the systemic regulation of metabolism and aging; Diabetes, Obesity and Metabolism). A szirtuin1–NAMPT-rendszer kutatása az elmúlt években nagy fontosságra tett szert a metabolizmusban és az öregedésben betöltött szerepe miatt, és a remények szerint az így szerzett tudás hozzájárulhat az öregedéssel együtt járó folyamatok - pl. az érelmeszesedés, az inzulinrezisztencia, a cukorbetegség, a krónikus gyulladás és tumorok kialakulása – gyógyításához, megelőzéséhez.

Az új vizsgálat

A korábbi elképzelések szerint a NAMPT funkcióját a sejteken belül tölti be, de Imaiék rájöttek, hogy a zsírszövet sejtjei sok NAMPT-t szekretálnak és juttatnak a véráramba. A továbbiakban ezért azt kezdték vizsgálni, hogy mi lehet ennek az extracelluláris NAMPT-nak a szerepe.

Néhány kolléga szerint, mondja Imai, az extracelluláris NAMPT csak az elhalt sejtekből történő anyagszivárgás eredménye, azonban ez valószínűtlennek tűnt, mivel erőteljesen szabályozott enzimről van szó, és az ilyen finoman hangolt rendszernek kell, hogy legyen valamilyen fontos szerepe.

A kutatás első lépcsőjében Imai és munkatársai olyan egereket hoztak létre, amelyek képtelenek voltak zsírszövetükben NAMPT-t előállítani. Nem okozott meglepetést a kutatók számára, hogy a (knock out) egerek zsírszövetében igen alacsony volt az energiaszint, azonban egyéb szövetekben, így pl. a májban és a vázizmokban nem találtak eltérést, kivéve a hipotalamuszt. A zsírszövetspecifikus NAMPT knock out egerek fizikai aktivitása is jóval alacsonyabb volt, mint normális társaiknak.

A hipotalamusz fontos szerepet játszik a testhőmérséklet, az alvásciklus, a szívfrekvencia, a vérnyomás, a szomjúság és az éhség szabályozásában, és a kutatások azt sugallják, hogy a zsírszövet speciális kommunikációt folytat ezzel az agyi területtel, ezáltal befolyásolja a felsorolt fiziológiai funkciók setpoint-ját, azaz alapértékeit, a szervezet teljes metabolizmusát.

A kutatás következő lépcsőjében az ellenkező irányú kísérletet is végrehajtották: olyan egereket hoztak létre, amelyek a szokásosnál jóval több NAMPT-t termeltek a zsírszövetükben (zsírszövetspecifikus NAMPT knock in egerek). Ezek az egerek fizikailag igen aktívak voltak, sőt aktivitásuk kifejezetten éhezés után emelkedett - a zsírszövetükben kevés NAMPT-t termelő egerek éhezés után kifejezetten letargikussá váltak, azonban amikor a kutatókNAD-ot juttattak a szervezetükbe, ideiglenesen megnőtt fizikai aktivitásuk.

A zsírszövetükben sok NAMPT-t termelő egerek viselkedése kifejezetten hasonlít a hipotalamuszukban sok szirtuin1-et expresszáló egerek viselkedéséhez, jegyzik meg a kutatók, akik ezért most azt vizsgálják, hogy a zsírszövetükben sok NAMPT-t termelő egerek élettartama is megnő-e hasonló mértékben, mint a hipotalamuszukban sok szirtuin1-et expresszáló egereké, továbbá hogy NAD adagolásával megelőzhetők-e az idősödéssel együtt járó betegségek.

Imai szerint a zsírszövetből az éhezés hatására érkező NAMPT-szignál a túlélés szolgálatában állhat: aki nem jut táplálékhoz és éhezik, az nem ülhet és várakozhat a sült galambra, hanem valamilyen módon aktivizálnia kell magát, és bár kívülről nem jut energiához, el kell indulnia vadászni. Az ehhez szükséges aktivitást biztosíthatja a zsírszövetből a hipotalamuszhoz juttatott NAMPT.