Разнообразная и интересная жизнь заставляет организм тратить, а не депонировать жиры. В основе механизма – перерождение запасающих жировых клеток в клетки, которые расходуют калории.
Жир в мешочках
Жиры – это органические соединения, полные эфиры глицерина и одноосновных жирных кислот. Они откладываются под кожей, между органами и на стенках сосудов. Правда, не в свободной форме, а «упакованные в мешочки» – жировые клетки (адипоциты).
Жировые клетки различаются по функциям и окраске: они бывают белыми и бурыми. Белые клетки просто запасают жир, а бурые «напичканы» митохондриями, которые расходуют калории. Ключевой компонент бурых жировых клеток – белок UCP1 (uncoupling protein-1), который перетаскивает раскромсанные кусочки молекул жира (анионы жирных кислот) внутрь митохондрии. Здесь жир и «переваривается».
Больше всего бурых жировых клеток у младенцев, которые приспосабливаются к переменному питанию. У взрослого человека бурые клетки тоже есть, но их очень мало. Однако и небольшого количества «клеток-транжир» хватает, чтобы утилизировать избыток поступивших калорий. Ученые полагают, что если бы у человека были только бурые жировые клетки, то люди вообще не страдали бы от проблем, связанных с лишним весом.
Полезный бурый жир
Недавно биологи показали, что под кратковременным (2-24 часа) воздействием низких температур бурые жировые клетки активизируются: они начинают поглощать жиры из крови и тем самым стимулируют снижение веса и предотвращают появление в сосудах бляшек. В эксперименте при пониженной температуре скорректировался обмен веществ и у животных с сахарным диабетом. К окончанию исследования грызуны из прохладных помещений были здоровее и худее своих «парниковых» сородичей. Кстати, криоактивацию бурых депо ученые заметили и в исследованиях человека.
В новой работе, результаты которой появятся в четырнадцатом выпуске журнала Cell Metabolism, ученые показали, что белые жировые клетки могут побуреть. И, что самое интересное, процесс побурения запускается обогащенной средой обитания. Этим термином биологи называют окружающую среду, в которой содержатся новые элементы, «игрушки» для тела и ума. Получается, что животное или человек может сбросить лишний вес просто от того, что ему интересно жить.
Превращение белых в бурые
Столь интересным исследованием занялись ученые из Университета штата Огайо (Ohio State University) при участии Адама Мартина (Adam Martin). В своих предшествующих работах с мышами, воспитанными в обогащенной среде, биологи обратили внимании, что животные из экспериментальной группы отличаются не только нервно-психическим здоровьем, хорошей памятью и бодрым настроением. Именно поэтому метод обогащения используют при содержании животных в зоопарках. Но это еще гне все - оказалось, что в обогащенной среде животные худели.
Конечно, это наблюдение можно было объяснить именно колесиками и прочими мышиными аттракционами, на которых грызуны сжигали калории. Но биологи решили поискать более детальное объяснение – молекулярно-генетическое и клеточное.
Впрочем, повод для этого был. Дело в том, что в 2009-2010 годах исследователи обнаружили у человека и грызунов необычные многокамерные жировые клетки, очень похожие на бурые. Правда, эти «буроподобные» клетки биологи нашли в белой жировой ткани. Тогда они предположили, что необычные клетки (brown-in-white cells), в которых еще и присутствует UCP1, - это что-то среднее между белыми и бурыми адипоцитами. Получается, что белый жир, вероятно, может трансформироваться в бурый.
Мышиные аттракционы
Итак, для начала ученые поместили мышей в разные клетки – с аттракционами и без. Через четыре недели, в течение которых у мышей постоянно менялись игрушки и колесики, биологи взвесили животных и сравнили содержание белой жировой ткани. Оказалось, что при одинаковом доступе к пище, грызуны из обогащенной среды были худее своих сородичей из контрольной группы.
Впрочем, полученные результаты можно объяснить более высокой физической активностью экспериментальных животных. Они крутились в колесах, лазали по лесенкам и вообще больше двигали лапками, чем животные из контрольной группы.
Второй эксперимент ученые постарались сделать 100%-достоверным. Теперь у биологов было три группы мышей. Одни жили в скучных клетках; вторые – в обогащенных. У животных из третьей группы не было аттракционов и игрушек, но ежедневно они пробегали в 2,5 раза большую дистанцию, чем животные из второй группы. Уже через четыре-пять недель животные из второй группы нарастили гораздо большую мышечную массу по сравнению с мышами из двух других групп; процентное содержание белой жировой ткани значительно снизилось.
В третьем эксперименте ученые оставили три группы животных в таких же условиях, но из обогащенной среды биологи изъяли колесо. Как и предполагалось, без колеса мыши худели медленнее. Тем не менее, процент белой жировой ткани заметно снизился.
После этих экспериментов ученые заключили: обогащенная среда обитания содействует утилизации белой жировой ткани. Конечно, с беговой дорожкой (колесом) утилизация происходит быстрее. Но если мышь не просто изнуряет себя пробежками, но еще и получает удовольствие от ежедневной рутины, то белый жир расходуется быстрее.
Белый жир побурел
В следующих экспериментах биологи исследовали морфологические и молекулярные особенности жировой ткани у всех животных. После сложных экспериментов они выяснили, что от интересной жизни белый жир буреет. Причем, чем дольше мыши находились в обогащенной среде, тем бурее становился белый жир. Об этом свидетельствовали и визуальные наблюдения, и подсчет митохондрий, и молекулярные маркеры (UCP1).
Более того, биологи описали роль гипоталамуса (структура мозга) в побурении белой жировой ткани.
«Мы показали, что обогащенная среда снижает уровень депонирования жира, увеличивает энергетические траты организма, противодействует развитию ожирения, - пишут авторы в завершении статьи. – В основе отмеченных эффектов - гипоталамический механизм, который инициирует трансформацию белых жировых клеток в бурые».
