تساهم السموم البيئية في الإصابة بالسمنة والأمراض الاستقلابية

تساهم السموم البيئية في الإصابة بالسمنة والأمراض الاستقلابية

وفي دراسة نشرت مؤخرا في الرأي الحالي في علم الصيدلة في المجلة، قام الباحثون بفحص آثار السموم البيئية والأنسجة الدهنية البنية (BAT) على السمنة والاضطرابات الأيضية.

تنتج السمنة عن ارتفاع استهلاك الطاقة مقارنة بإنفاق الطاقة، مما يؤدي بدوره إلى زيادة السمنة. فجوة السعرات الحرارية لمنع زيادة الوزن هي فقط 8.2 إلى 61.2 سعرة حرارية / يوم في مختلف المجموعات السكانية. قد لا يكون نمط الحياة المستقر والإنفاق المفرط للطاقة مسؤولاً بالكامل عن زيادة انتشار السمنة العالمية والأمراض الأيضية المرتبطة بها، على الرغم من القوة التي يتم بها تنظيم توازن الطاقة. ومن المثير للاهتمام أن نلاحظ أن العديد من الأنواع الأخرى إلى جانب البشر يبدو أنها تصاب بالسمنة. تشير هذه النتائج إلى أن عوامل أخرى غير زيادة توافر الأطعمة ذات السعرات الحرارية العالية وانخفاض الحركة الناجم عن التقدم التكنولوجي قد تساهم أيضًا في السمنة.

يتعلم: السموم البيئية والأنسجة الدهنية البنية والروابط المحتملة للسمنة والأمراض الأيضية. مصدر الصورة: سوزان تاكر / شترستوك

أفضل التقنيات المتاحة والتوليد الحراري والوقاية من السمنة

الموقع الرئيسي لتراكم المركبات البيئية المحبة للدهون هو الأنسجة الدهنية. BAT والأنسجة الدهنية البيضاء (WAT) هما شكلان مختلفان من الأنسجة الدهنية. فقط الثدييات القتل الرحيم لديها أفضل التقنيات المتاحة، والتي، على عكس WAT، لها وظيفة توليد الحرارة التي تمنح الحيوانات ميزة تطورية في البرد.

تعمل الأنشطة الحرارية التي تقوم بها أفضل التقنيات المتاحة لكل جرام من الأنسجة على أكسدة الدهون الثلاثية والجلوكوز في البلازما بمعدل مرتفع نسبيًا. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن التوليد الحراري القائم على العضلات والهيكل العظمي يساهم بشكل كبير في إنفاق الطاقة أثناء التعرض للبرد بسبب كتلته الكبيرة. أربعة أسابيع من التأقلم البارد كافية للبالغين لزيادة التوليد الحراري وتقليل ارتعاش العضلات الهيكلية. وهذا يسلط الضوء على الأهمية المحتملة لأفضل التقنيات المتاحة في إنفاق طاقة الجسم بالكامل. في المقابل، فإن تثبيط تحلل الدهون في الأنسجة الدهنية يقلل من التوليد الحراري BAT ويعزز ارتعاشات العضلات.

تشير الدراسات إلى أن فصل البروتين 1 (UCP1) وBAT يعزز أيضًا إنفاق الطاقة لدى البشر، بغض النظر عن التعرض للبرد، عن طريق زيادة التوليد الحراري الناجم عن النظام الغذائي (DIT). يمثل DIT ما بين 5% إلى 15% من إنفاق الطاقة اليومي، اعتمادًا على تكوين وكمية الطعام المستهلك. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت دراسة أن تناول وجبة يزيد بسرعة من تدفق الدم واستهلاك الأكسجين في BAT. ونتيجة لذلك، يمكن أن يلعب التوليد الحراري بتقنية DIT دورًا مهمًا في إنفاق الإنسان اليومي للطاقة عند الإقامة في بيئات محايدة حرارياً. ولذلك، يمكن أن يرتبط تثبيط هذه العملية بالسمنة والاضطرابات الأيضية.

يمنع مبيد الكلوربيريفوس التوليد الحراري الناجم عن النظام الغذائي في أفضل التقنيات المتاحة

قام الفريق بفحص الخلايا الشحمية البنية التي تعبر عن محفز UCP1 المرتبط باللوسيفيراز لتحديد الملوثات البيئية التي يمكن أن تؤثر بشكل مباشر على وظيفة أفضل التقنيات المتاحة. تمت دراسة ما مجموعه 34 من المبيدات الحشرية المستخدمة على نطاق واسع، بما في ذلك مواد تغليف المواد الغذائية ومبيدات الأعشاب والأصباغ الغذائية، والتي لها أوجه تشابه هيكلية مع السيروتونين، وهي مادة تمنع التوليد الحراري BAT. ووجد الفريق أن نشاط محفز UCP1 وتعبير البروتين والحمض الريبي النووي المرسال (mRNA) انخفض بشكل كبير في وجود الكلوربيريفوس (CPF) بجرعات منخفضة تصل إلى 1 جزء في المليون. غالبًا ما يتم تطبيق CPF، وهو مبيد حشري من الفوسفات العضوي، على مختلف المحاصيل والفواكه للسيطرة على الآفات.

بعد العلاج بـ 1 مساءً CPF، تعرضت خلايا BAT لتسلسل الحمض النووي الريبي (RNA) غير المتحيز، مما كشف أن الجرعة المنخفضة من CPF تسببت في تغييرات ملحوظة في التعبير الجيني للميتوكوندريا. وكشفت الأبحاث اللاحقة أن هذه التغييرات كانت مرتبطة بالعجز في التنفس الميتوكوندريا. أظهرت هذه النتائج أن CPF قمع تعبير UCP1 والتوليد الحراري في خلايا BAT المستزرعة ضمن نافذة التعرض التي يمكن أن يتعرض فيها الأفراد لـ CPF من خلال تناول الفواكه والخضروات.

وجد الفريق أن الجرعات العالية من CPF، التي تمنع نشاط إنزيم أسيتيل كولينستراز في الدماغ والبلازما وبوتيريل كولينستراز في البلازما، يمكن أن تسبب السمنة وخلل تنظيم الجلوكوز من خلال آليات قد تشمل تغيرات في نباتات الأمعاء أو زيادة في إنفاق السعرات الحرارية. ومع ذلك، فقد تم أيضًا الإبلاغ عن زيادة الوزن، وعدم تحمل الجلوكوز، ومقاومة الأنسولين، ومرض الكبد الدهني غير الكحولي (NAFLD) عند تناول جرعات منخفضة من CPF عندما تم الحفاظ على فئران الاختبار في الحياد الحراري. يشير هذا إلى أن مستويات CPF المتسقة مع التعرض غير المهني لدى الأفراد يمكن أن تعزز السمنة عن طريق منع التوليد الحراري الناجم عن النظام الغذائي في أفضل التقنيات المتاحة.

الملوثات البيئية الأخرى التي قد تؤثر على وظيفة أفضل التقنيات المتاحة

ترتبط العديد من السموم البيئية بمستقبلات الهرمونات مثل مستقبلات الاندروجين (ARs)، ومستقبلات هيدروكربون الأريل (AhR)، ومستقبلات هرمون الاستروجين (ERs)، والمستقبلات المرتبطة بمستقبلات هرمون الاستروجين (ERRs)، ومستقبلات الغدة الدرقية (TRs)، ومستقبلات بريجنان X (PXR). ) يتداخل مع التأثيرات الهرمونية. تلعب هذه المستقبلات دورًا حاسمًا في التحكم في التوليد الحراري BAT. تشمل السموم البيئية مادة دي دي تي، والكلور العضوي، والفينكلوزولين، التي تمنع العمليات التي تتوسطها مستقبلات الأندروجين، بما في ذلك نسخ UCP1.

يمكن أن تؤثر بعض السموم البيئية على التوليد الحراري عن طريق محاكاة تأثيرات هرمون الاستروجين. على سبيل المثال، المادة الكيميائية الصناعية الأكثر شعبية المستخدمة في إنتاج البلاستيك، وهي البيسفينول أ (BPA)، تسبب فقدان الوزن دون تغيير السعرات الحرارية. علاوة على ذلك، فإن تعرض الأمهات لـ BPA في وقت الحمل يحاكي ناهض الإستروجين الضعيف، مما يزيد من الوزن بين الكتفين BAT وينظم تعبير UCP1 في ذرية الإناث، ولكنه يقلل من نشاط BAT وتكوُّن الشحم البني في ذرية الذكور.

بشكل عام، أظهرت نتائج الدراسة أن بعض الملوثات البيئية يمكن أن تمنع التوليد الحراري BAT. ينبغي إجراء المزيد من الدراسات بجرعات مختلفة في خطوط خلايا أفضل التقنيات المتاحة لتقييم هذا الاحتمال وضمان إمكانية ترجمة أكثر دقة للبشر.

مرجع:

• Bo Wang, Gregory R. Steinberg, Umweltgifte, braunes Fettgewebe und mögliche Verbindungen zu Fettleibigkeit und Stoffwechselerkrankungen, Current Opinion in Pharmacology, Band 67, 2022, 102314, ISSN 1471-4892, DOI: https://doi.org/10.1016/j.coph.2022.102314, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1471489222001412

.