Исследователи из Стэнфордского медицинского университета и их коллеги обнаружили новый биохимический путь, связанный с диетой и массой тела, что указывает на возможность создания нового класса препаратов против ожирения.
Исследование, проведенное на мышах, обнаружило связь между ранее не изученным геном PTER, связанным с массой тела, и аминокислотой таурином, которая в некоторых исследованиях была связана со снижением массы тела и улучшением выносливости при выполнении упражнений.
Недавно выявленная взаимосвязь подчеркивает метаболический путь регуляции массы тела, независимый от механизмов действия препаратов для снижения веса, что позволяет предположить, что эти два подхода могут работать в тандеме и в будущем предоставить дополнительные возможности для контроля веса у людей.
«Это дополнительная ветвь очень сложной системы регуляции питания и веса тела», — сказал Джонатан Лонг, доктор философии, доцент кафедры патологии. «Мы все хотим знать: «Что мне есть? Когда мне это есть? Как это на меня влияет?» Но многие исследования, основанные на диетах, предлагают запутанную информацию. Мы пытаемся ответить на этот вопрос более конкретно — начиная с молекул, затем с путей, а затем продвигаясь к физиологии».
Лонг является старшим автором исследования, опубликованного в Nature. Постдокторант Вэй Вэй, доктор философии, является ведущим автором исследования.
Сложную сеть взаимодействий, которые управляют тем, когда мы чувствуем голод, что и сколько мы едим, и сколько мы весим, чрезвычайно трудно распутать. Предыдущие исследования в лаборатории Лонга выявили связь между «антиголодной» молекулой под названием lac-phe, которая вырабатывается после интенсивных упражнений, и лекарством от диабета метформином, который может вызывать умеренную потерю веса.
В новом исследовании Вэй и Лонг сосредоточились на таурине, который в изобилии содержится в богатых белком продуктах, таких как мясо и моллюски. Добавление таурина в рацион мышей может снизить массу тела и повысить производительность упражнений.
Напротив, мыши, генетически модифицированные для получения низкого уровня таурина, демонстрируют атрофию мышц и снижение способности к физическим упражнениям. Но как именно таурин оказывает эти эффекты, пока неясно.
«Таурин выполняет в нашем организме множество функций и метаболизируется разными способами», — сказал Лонг. «Это сложный суп».
Один из побочных продуктов, или метаболитов, таурина называется N-ацетилтаурин, который образуется при объединении таурина и другой молекулы, называемой ацетатом. Уровни N-ацетилтаурина в организме колеблются в ответ на физиологические изменения, включая упражнения на выносливость и диету, которые влияют на уровни таурина и ацетата.
Изучая метаболизм таурина и его связь с массой тела, Вэй и Лонг идентифицировали фермент PTER (фосфотриэстеразный фермент), который превращает N-ацетилтаурин обратно в таурин. (Многие метаболические пути могут работать как вперед, так и назад — молекулярные качели, которые позволяют организму гибко реагировать на изменения в диете, физических упражнениях и других переменных.)
Ген, кодирующий PTER, входит в группу генов, связанных с индексом массы тела у людей. Мутации в одном из них, MC4R, заставляют людей постоянно чувствовать голод и тесно связаны с ожирением. Но многие другие, включая PTER, остаются загадкой.
«Несмотря на эту генетическую связь, никто на самом деле не знал, что делает PTER или почему он связан с индексом массы тела у людей», — сказал Лонг. «Это был ген-сирота, который кодировал фермент-сирота. Теперь мы знаем, что PTER расщепляет или гидролизует N-ацетилтаурин».
Когда Лонг и Вэй изучали мышей, у которых был отключен ген PTER, они обнаружили, что у животных в крови и тканях был более высокий уровень N-ацетилтаурина, чем у контрольных мышей, что не было неожиданностью, учитывая отсутствие гена PTER.
Когда их кормили пищей с высоким содержанием жиров и добавляли таурин в питьевую воду, мыши без PTER ели и весили значительно меньше, чем контрольные животные через восемь недель. Исследователи обнаружили, что разница в массе тела была полностью обусловлена снижением жировой массы у животных с нокаутом.
Затем они проверили, оказывает ли мышам N-ацетилтаурин напрямую аналогичный эффект. Они обнаружили, что ежедневная доза N-ацетилтаурина снижает массу тела и потребление пищи как у мышей с нокаутом PTER, так и у контрольных животных, которых кормили пищей с высоким содержанием жиров.
Дальнейшие исследования показали, что путь PTER не зависит от пути, используемого агонистами рецептора GLP1, такими как Оземпик, которые в настоящее время представлены на рынке.
«Это сложное взаимодействие генетики и диеты, которое может регулировать массу тела этих животных», — сказал Лонг. «Это фундаментальный прогресс в понимании того, как наше питание влияет на наш вес и наши тела».
Интересно, что неясно, как вырабатывается N-ацетилтаурин. Возможно, что микробиом кишечника играет свою роль. Исследователи обнаружили, что у мышей, получавших антибиотики в течение недели для уничтожения большей части кишечных бактерий, в организме циркулировало на 30% меньше N-ацетилтаурина, чем до лечения.
«Эта возможная роль кишечного микробиома интересна в контексте исследований рационального манипулирования нашими кишечными бактериями для здоровья», — сказал Лонг. «Возможно, однажды мы сможем использовать пробиотики или диетические вмешательства, которые будут способствовать образованию N-ацетилтаурина для снижения веса тела. Но предстоит проделать гораздо больше работы».
Лонг и его коллеги продолжают исследования PTER и метаболитов таурина у людей. Задача сложная, но захватывающая.
«Все, что мы едим, а едим мы много чего, может взаимодействовать с нашими телами на молекулярном и генетическом уровне», — сказал Лонг. «Это не простой код. Но мы начинаем понимать эти пересекающиеся пути на гораздо более детальном уровне, чем когда-либо прежде».
