Obezitatea distruge metabolismului mușchilor scheletici. STUDIU

Obezitatea este o tulburare metabolică cu prevalență în creștere la nivel mondial. Din anii ’70 încoace, numărul de persoane obeze s-a triplat, la nivel mondial, și a ajuns, conform estimărilor, la circa 650 de milioane (aproximativ 13% din populația globală totală) în 2016. 

Este recunoscut faptul că obezitatea este dăunătoare pentru mai multe organe umane și provoacă numeroase tulburări cronice, cum ar fi diabetul, hipertensiune arterială, boala ficatului gras și ateroscleroză. De asemenea, se știa că metabolismul grăsimilor în mușchiul scheletic al pacienților obezi este mai lent decât cel al persoanelor sănătoase, ceea ce oamenii de știință cred că este o consecință a funcțiilor anormale din mitocondrii (centralele de putere ale unei celule care transformă nutrienții în energie biologică). Cu toate acestea, modul în care obezitatea afectează activitatea mitocondriilor era necunoscut.

Practic, specialiștii nu înțelegeau care este mecanismul care face ca o scădere a metabolismului și a rezistenței mușchilor scheletici să fie frecvent observată la pacienții obezi. O echipă de cercetare condusă de Dr. Chi Bun CHAN, profesor asistent de la Școala de Științe Biologice, Facultatea de Științe, Universitatea din Hong Kong (HKU), a descoperit un nou mecanism care explică modul în care obezitatea pune în pericol funcțiile mușchilor scheletici și oferă un potențial tratament împotriva bolii. Rezultatele cercetării lor au fost publicate recent în jurnalul de specialitate Autophagy (link direct studiu).

Pentru a studia impactul funcțional al obezității asupra mușchilor scheletici, echipa condusă de Dr. Chan a dezvoltat un model special la cobai obezi prin eliminarea genei factorului neurotrofic derivat din creier (BDNF) exclusiv în mușchiul scheletic. BDNF a fost identificat inițial ca un factor de creștere important pentru menținerea supraviețuirii și activităților neuronilor. Studii recente au emis ipoteza că BDNF este, de asemenea, o proteină secretată de mușchi (adică miokina), dar semnificația sa fiziologică nu era elucidată.

Cum au realizat experimentele

Pentru prima dată, echipa doctorului Chan a descoperit că obezitatea a redus cantitatea de BDNF din mușchiul scheletic al șoarecilor obezi. Cercetătorii au observat, de asemenea, că șoarecii fără BDNF în mușchi, numiți „MBKO” (Muscle-specific BDNF Knockout), au câștigat mai multă greutate corporală și au dezvoltat o rezistență mai severă la insulină atunci când animalele au fost hrănite cu o dietă bogată în grăsimi. În plus, echipa de cercetare a descoperit că șoarecii MBKO consumă mai puțină energie decât cei din grupul de control.

Folosind o serie de analize biochimice, histologice, metabolomice și moleculare, cercetătorii au demonstrat, apoi, că mitocondriile din mușchiul șoarecilor MBKO nu au putut să se recicleze, ceea ce duce la acumularea de mitocondrii deteriorate în țesuturi. În consecință, metabolismul lipidelor în mușchiul șoarecilor MBKO a fost întârziat, determinând o acumulare mai mare de lipide să interfereze cu sensibilitatea la insulină.

„În mod clar, BDNF derivat din mușchi este o proteină de control al greutății prin creșterea consumului de energie și menținerea sensibilității la insulină. BDNF a fost considerată de multă vreme o peptidă localizată în creier, iar importanța sa în țesuturile periferice e subestimată. Studiul nostru oferă o nouă perspectivă asupra acestei zone și, sperăm, că putem debloca mai multe funcții ale acestei miokine folosind șoarecii MBKO”, a arătat Dr Chan. 

Echipa sa a folosit, apoi, și modele de celule cultivate pentru a identifica mecanismul molecular pentru turnover-ul mitocondrial defectuos în celulele musculare cu deficit de BDNF. Cercetătorii au descoperit că BDNF secretat de mușchi a folosit protein kinaza activată AMPK, cunoscutul senzor de energie din celule, pentru a declanșa calea Parkin/PINK1 pentru inducerea mitofagiei (care este un mecanism extrem de reglementat pentru reciclarea materialelor din celule, ca răspuns la diferite provocări) în mușchiul scheletic.

Pentru a da acestor descoperiri o aplicarea terapeutică, echipa a testat, în final, dacă restabilirea semnalizării BDNF în mușchi ar salva daunele mitocondriale induse de obezitate. Oamenii de știință au hrănit șoarecii obezi cu 7,8-dihidroxiflavonă, un mimetic BDNF natural biodisponibil în plante (găsit în frunzele Godmania aesculifolia, o specie de plante din America de Sud) utilizat în prezent în studiile clinice ale bolii Alzheimer și au descoperit că disfuncția mitocondrială indusă de obezitate a fost atenuată.