Οι περιβαλλοντικές τοξίνες συμβάλλουν στην παχυσαρκία και στις μεταβολικές ασθένειες

Οι περιβαλλοντικές τοξίνες συμβάλλουν στην παχυσαρκία και στις μεταβολικές ασθένειες

Σε μια πρόσφατα δημοσιευμένη μελέτη στο Τρέχουσα γνώμη στη φαρμακολογία Journal, οι ερευνητές εξέτασαν τις επιδράσεις των περιβαλλοντικών τοξινών και του καφέ λιπώδους ιστού (BAT) στην παχυσαρκία και τις μεταβολικές διαταραχές.

Η παχυσαρκία προκύπτει από υψηλότερη ενεργειακή πρόσληψη σε σύγκριση με την ενεργειακή δαπάνη, η οποία με τη σειρά της οδηγεί σε αύξηση της παχυσαρκίας. Το χάσμα θερμίδων για την πρόληψη της αύξησης βάρους είναι μόνο 8,2 έως 61,2 kcal/ημέρα σε διάφορους πληθυσμούς. Ο καθιστικός τρόπος ζωής και η υπερβολική κατανάλωση ενέργειας μπορεί να μην ευθύνονται εξ ολοκλήρου για τον αυξανόμενο επιπολασμό της παγκόσμιας παχυσαρκίας και των σχετικών μεταβολικών ασθενειών, παρά την ευρωστία με την οποία ρυθμίζεται το ενεργειακό ισοζύγιο. Είναι ενδιαφέρον να σημειωθεί ότι πολλά άλλα είδη εκτός από τον άνθρωπο φαίνεται να αναπτύσσουν παχυσαρκία. Αυτά τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι άλλοι παράγοντες εκτός από την αυξημένη διαθεσιμότητα τροφίμων με υψηλή περιεκτικότητα σε θερμίδες και τη μειωμένη κινητικότητα που προκαλείται από τις τεχνολογικές εξελίξεις μπορεί επίσης να συμβάλλουν στην παχυσαρκία.

Μαθαίνω: Περιβαλλοντικές τοξίνες, καφέ λιπώδης ιστός και πιθανές συνδέσεις με την παχυσαρκία και τις μεταβολικές ασθένειες. Φωτογραφία: Suzanne Tucker / Shutterstock

ΒΔΤ και θερμογένεση και πρόληψη της παχυσαρκίας

Η κύρια θέση για τη συσσώρευση λιπόφιλων περιβαλλοντικών ενώσεων είναι ο λιπώδης ιστός. Το BAT και ο λευκός λιπώδης ιστός (WAT) είναι δύο διαφορετικές μορφές λιπώδους ιστού. Μόνο τα ευθηρικά θηλαστικά έχουν ΒΑΤ, το οποίο, σε αντίθεση με το WAT, έχει μια θερμογόνο λειτουργία που δίνει στα ζώα ένα εξελικτικό πλεονέκτημα στο κρύο.

Οι θερμογονικές δραστηριότητες που εκτελούνται με ενεργό ΒΑΤ ανά γραμμάριο ιστού οξειδώνουν τα τριγλυκερίδια και τη γλυκόζη του πλάσματος με σχετικά υψηλό ρυθμό. Ωστόσο, πρέπει να σημειωθεί ότι η θερμογένεση με βάση τους σκελετικούς μυς συμβάλλει σημαντικά περισσότερο στην ενεργειακή δαπάνη κατά την έκθεση στο κρύο λόγω της μεγάλης μάζας της. Τέσσερις εβδομάδες εγκλιματισμού στο κρύο είναι αρκετές για τους ενήλικες για να αυξήσουν τη θερμογένεση BAT και να μειώσουν το ρίγος των σκελετικών μυών. Αυτό υπογραμμίζει τη δυνητική σημασία των ΒΔΤ για την ενεργειακή δαπάνη ολόκληρου του σώματος. Αντίθετα, η αναστολή της λιπόλυσης του λιπώδους ιστού μειώνει τη θερμογένεση BAT και προάγει τους μυϊκούς τρόμους.

Μελέτες προτείνουν ότι η αποσύνδεση της πρωτεΐνης 1 (UCP1) και της ΒΔΤ προάγει επίσης την ενεργειακή δαπάνη στους ανθρώπους, ανεξάρτητα από την έκθεση στο κρύο, αυξάνοντας τη θερμογένεση που προκαλείται από τη διατροφή (DIT). Το DIT αντιπροσωπεύει το 5% έως το 15% της ημερήσιας ενεργειακής δαπάνης, ανάλογα με τη σύνθεση και την ποσότητα της τροφής που καταναλώνεται. Επιπλέον, μια μελέτη έδειξε ότι η κατανάλωση ενός γεύματος αυξάνει γρήγορα τη ροή του αίματος και την κατανάλωση οξυγόνου σε ΒΔΤ. Ως αποτέλεσμα, η θερμογένεση DIT θα μπορούσε να παίξει σημαντικό ρόλο στην ημερήσια ενεργειακή δαπάνη του ανθρώπου όταν διαμένει σε θερμοουδέτερα περιβάλλοντα. Επομένως, η αναστολή αυτής της διαδικασίας θα μπορούσε να συσχετιστεί με παχυσαρκία και μεταβολικές διαταραχές.

Το φυτοφάρμακο chlorpyrifos αναστέλλει τη θερμογένεση που προκαλείται από τη διατροφή στις ΒΔΤ

Η ομάδα εξέτασε τα καφέ λιποκύτταρα που εκφράζουν τον προαγωγέα UCP1 που σχετίζεται με τη λουσιφεράση για να εντοπίσει περιβαλλοντικούς ρύπους που θα μπορούσαν να επηρεάσουν άμεσα τη λειτουργία ΒΔΤ. Μελετήθηκαν συνολικά 34 ευρέως χρησιμοποιούμενα φυτοφάρμακα, συμπεριλαμβανομένων υλικών συσκευασίας τροφίμων, ζιζανιοκτόνων και χρωστικών τροφίμων, που είχαν δομικές ομοιότητες με τη σεροτονίνη, μια ουσία που αναστέλλει τη θερμογένεση των ΒΔΤ. Η ομάδα διαπίστωσε ότι η δραστηριότητα του προαγωγέα UCP1 και η έκφραση πρωτεΐνης και αγγελιαφόρου ριβονουκλεϊκού οξέος (mRNA) μειώθηκαν δραματικά παρουσία chlorpyrifos (CPF) σε δόσεις τόσο χαμηλές όσο 1 pM. Το CPF, ένα οργανοφωσφορικό εντομοκτόνο, εφαρμόζεται συχνά σε διάφορες καλλιέργειες και φρούτα για τον έλεγχο των παρασίτων.

Μετά από θεραπεία με CPF 1 pM, τα κύτταρα ΒΑΤ υποβλήθηκαν σε αμερόληπτη αλληλουχία RNA, η οποία αποκάλυψε ότι η χαμηλή δόση CPF προκάλεσε αξιοσημείωτες αλλαγές στην έκφραση του μιτοχονδριακού γονιδίου. Μεταγενέστερη έρευνα αποκάλυψε ότι αυτές οι αλλαγές σχετίζονταν με ελλείμματα στη μιτοχονδριακή αναπνοή. Αυτά τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το CPF κατέστειλε την έκφραση και τη θερμογένεση της UCP1 σε καλλιεργημένα κύτταρα ΒΑΤ εντός του παραθύρου έκθεσης στο οποίο τα άτομα μπορούν να εκτεθούν σε CPF μέσω της κατάποσης φρούτων και λαχανικών.

Η ομάδα διαπίστωσε ότι οι υψηλές δόσεις CPF, που μπλοκάρουν τη δραστηριότητα της ακετυλοχολινεστεράσης του εγκεφάλου και του πλάσματος και της βουτυρυλοχολινεστεράσης του πλάσματος, μπορούν να προκαλέσουν παχυσαρκία και απορρύθμιση της γλυκόζης μέσω μηχανισμών που μπορεί να περιλαμβάνουν αλλαγές στη χλωρίδα του εντέρου ή αύξηση της κατανάλωσης θερμίδων. Ωστόσο, αύξηση βάρους, δυσανεξία στη γλυκόζη, αντίσταση στην ινσουλίνη και μη αλκοολική λιπώδης ηπατική νόσος (NAFLD) έχουν επίσης αναφερθεί σε χαμηλές δόσεις CPF όταν τα ποντίκια δοκιμής διατηρήθηκαν σε θερμοουδετερότητα. Αυτό υποδηλώνει ότι τα επίπεδα CPF σύμφωνα με τη μη επαγγελματική έκθεση σε άτομα θα μπορούσαν να προάγουν την παχυσαρκία αποτρέποντας τη θερμογένεση που προκαλείται από τη δίαιτα στις ΒΔΤ.

Άλλοι περιβαλλοντικοί ρύποι που ενδέχεται να επηρεάσουν τη λειτουργία ΒΔΤ

Πολλές περιβαλλοντικές τοξίνες συνδέονται με υποδοχείς ορμονών, όπως υποδοχείς ανδρογόνων (ARs), υποδοχείς υδρογονάνθρακα αρυλίου (AhR), υποδοχείς οιστρογόνων (ERs), υποδοχείς που σχετίζονται με υποδοχείς οιστρογόνου (ERR), υποδοχείς θυρεοειδούς (TRs) και υποδοχείς pregnane X (PXR). ) παρεμβαίνει στις ορμονικές επιδράσεις. Αυτοί οι υποδοχείς παίζουν κρίσιμο ρόλο στον έλεγχο της θερμογένεσης των ΒΔΤ. Οι περιβαλλοντικές τοξίνες περιλαμβάνουν DDT, οργανοχλωρίνη και βινκλοζολίνη, οι οποίες εμποδίζουν τις διαδικασίες που προκαλούνται από υποδοχείς ανδρογόνων, συμπεριλαμβανομένης της μεταγραφής UCP1.

Ορισμένες περιβαλλοντικές τοξίνες μπορούν να επηρεάσουν τη θερμογένεση των ΒΔΤ μιμούμενοι τις επιδράσεις των οιστρογόνων. Για παράδειγμα, η πιο δημοφιλής βιομηχανική χημική ουσία που χρησιμοποιείται στην παραγωγή πλαστικών, η δισφαινόλη Α (BPA), προκαλεί απώλεια βάρους χωρίς να αλλάζει την πρόσληψη θερμίδων. Επιπλέον, η έκθεση της μητέρας σε BPA κατά τη στιγμή της εγκυμοσύνης μιμείται έναν ασθενή αγωνιστή οιστρογόνου, αυξάνοντας το βάρος της ωμοπλάτης ΒΑΤ και ρυθμίζοντας προς τα πάνω την έκφραση της UCP1 στους θηλυκούς απογόνους, αλλά μειώνοντας τη δραστηριότητα της ΒΑΤ και την καστανή λιπογένεση στους αρσενικούς απογόνους.

Συνολικά, τα αποτελέσματα της μελέτης έδειξαν ότι ορισμένοι περιβαλλοντικοί ρύποι θα μπορούσαν να αναστείλουν τη θερμογένεση των ΒΔΤ. Θα πρέπει να πραγματοποιηθούν περαιτέρω μελέτες σε διαφορετικές δόσεις σε κυτταρικές σειρές ΒΑΤ για να αξιολογηθεί αυτή η πιθανότητα και να διασφαλιστεί η ακριβέστερη μεταφρασιμότητα στον άνθρωπο.

Αναφορά:

• 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

.