Keskkonnatoksiinid soodustavad rasvumist ja ainevahetushaigusi

Keskkonnatoksiinid soodustavad rasvumist ja ainevahetushaigusi

Hiljuti avaldatud uuringus Praegune arvamus farmakoloogias Teadlased uurisid keskkonnatoksiinide ja pruuni rasvkoe (BAT) mõju rasvumisele ja ainevahetushäiretele.

Rasvumine tuleneb suuremast energiatarbimisest võrreldes energiakuluga, mis omakorda toob kaasa rasvumise suurenemise. Kalorite vahe, et vältida kaalutõusu, on erinevates populatsioonides vaid 8,2–61,2 kcal päevas. Istuv eluviis ja liigne energiakulu ei pruugi olla täielikult vastutavad ülemaailmse rasvumise ja sellega seotud ainevahetushaiguste levimuse eest, hoolimata energiabilansi reguleerimise jõulisusest. Huvitav on märkida, et paljudel teistel liikidel peale inimeste näib olevat rasvumine. Need tulemused viitavad sellele, et rasvumist võivad soodustada ka muud tegurid peale kõrge kalorsusega toiduainete suurenenud kättesaadavuse ja tehnoloogilisest arengust tingitud liikumispuude.

Õppige: Keskkonnatoksiinid, pruun rasvkude ja võimalikud seosed rasvumise ja ainevahetushaigustega. Foto krediit: Suzanne Tucker / Shutterstock

PVT ning termogenees ja rasvumise ennetamine

Lipofiilsete keskkonnaühendite akumuleerumise peamine koht on rasvkude. BAT ja valge rasvkude (WAT) on kaks erinevat rasvkoe vormi. Ainult euteri imetajatel on PVT, millel erinevalt WAT-st on termogeenne funktsioon, mis annab loomadele külmas evolutsioonilise eelise.

Aktiivse PVT termogeensed aktiivsused ühe grammi koe kohta oksüdeerivad plasma triglütseriide ja glükoosi suhteliselt suure kiirusega. Siiski tuleb märkida, et skeletilihaste termogenees aitab oma suure massi tõttu oluliselt rohkem kaasa energiakulule külma kokkupuute ajal. Täiskasvanutele piisab neljast nädalast külmaga kohanemisest, et suurendada BAT termogeneesi ja vähendada skeletilihaste värisemist. See rõhutab PVT potentsiaalset tähtsust kogu keha energiakulu jaoks. Seevastu rasvkoe lipolüüsi pärssimine vähendab BAT termogeneesi ja soodustab lihaste värisemist.

Uuringud näitavad, et valgu 1 (UCP1) ja PVT lahtiühendamine soodustab ka inimeste energiakulu, sõltumata külmaga kokkupuutest, suurendades dieedist põhjustatud termogeneesi (DIT). DIT moodustab 5–15% päevasest energiakulust, olenevalt tarbitava toidu koostisest ja kogusest. Lisaks näitas uuring, et toidukordade söömine suurendab PVT-s kiiresti verevoolu ja hapnikutarbimist. Selle tulemusena võib DIT-termogenees mängida olulist rolli inimese igapäevastes energiakulutustes, kui nad elavad termoneutraalses keskkonnas. Seetõttu võib selle protsessi pärssimine olla seotud rasvumise ja ainevahetushäiretega.

Pestitsiid kloorpürifoss pärsib PVT-s dieedist põhjustatud termogeneesi

Meeskond uuris lutsiferaasiga seotud UCP1 promootorit ekspresseerivaid pruune adipotsüüte, et tuvastada keskkonna saasteaineid, mis võivad otseselt mõjutada PVT funktsiooni. Kokku uuriti 34 laialdaselt kasutatavat pestitsiidi, sealhulgas toiduainete pakkematerjale, herbitsiide ja toiduvärve, millel oli struktuurne sarnasus serotoniiniga, ainega, mis pärsib PVT termogeneesi. Meeskond leidis, et UCP1 promootori aktiivsus ning valgu ja ribonukleiinhappe (mRNA) ekspressioon vähenesid kloorpürifossi (CPF) juuresolekul järsult juba 1 pM annustes. Organofosfaat-insektitsiid CPF-i kasutatakse kahjurite tõrjeks sageli erinevatele põllukultuuridele ja puuviljadele.

Pärast töötlemist 1 pM CPF-ga allutati BAT-rakkudele erapooletu RNA sekveneerimine, mis näitas, et CPF-i väike annus põhjustas märgatavaid muutusi mitokondriaalses geeniekspressioonis. Hilisemad uuringud näitasid, et need muutused olid seotud mitokondriaalse hingamise puudujääkidega. Need tulemused näitasid, et CPF pärssis UCP1 ekspressiooni ja termogeneesi kultiveeritud PVT-rakkudes kokkupuuteaknas, kus inimesed võivad puutuda kokku CPF-iga puu- ja köögiviljade allaneelamise kaudu.

Meeskond leidis, et CPF-i suured annused, mis blokeerivad aju ja plasma atsetüülkoliinesteraasi aktiivsust ja plasma butürüülkoliinesteraasi, võivad põhjustada rasvumist ja glükoosi düsregulatsiooni mehhanismide kaudu, mis võivad hõlmata muutusi soolestiku mikroflooras või kalorikulu suurenemist. Siiski on CPF madalate annuste puhul teatatud ka kaalutõusust, glükoositalumatusest, insuliiniresistentsusest ja mittealkohoolsest rasvmaksahaigusest (NAFLD), kui katsehiirtel hoiti termoneutraalsust. See viitas sellele, et CPF tasemed, mis on kooskõlas inimeste mittetöökohaga kokkupuutega, võivad soodustada rasvumist, vältides PVT-s dieedist põhjustatud termogeneesi.

Muud keskkonnasaasteained, mis võivad mõjutada PVT funktsiooni

Paljud keskkonnatoksiinid seonduvad hormoonretseptoritega, nagu androgeeniretseptorid (AR), arüülsüsivesinike retseptorid (AhR), östrogeeniretseptorid (ER), östrogeeni retseptoriga seotud retseptorid (ERR), kilpnäärme retseptorid (TR) ja pregnane X retseptorid (PXR). ) häirib hormonaalset toimet. Need retseptorid mängivad PVT termogeneesi kontrollimisel otsustavat rolli. Keskkonnatoksiinide hulka kuuluvad DDT, kloororgaaniline aine ja vinklosoliin, mis blokeerivad androgeeniretseptorite poolt vahendatud protsesse, sealhulgas UCP1 transkriptsiooni.

Mõned keskkonnatoksiinid võivad mõjutada BAT termogeneesi, matkides östrogeeni mõju. Näiteks plastide tootmisel kasutatav populaarseim tööstuskemikaal bisfenool A (BPA) põhjustab kaalulanguse, muutmata kaloritarbimist. Lisaks jäljendab ema kokkupuude BPA-ga raseduse ajal nõrka östrogeeni agonisti, suurendades BAT-i abaluudevahelist kaalu ja reguleerides üles UCP1 ekspressiooni emastel järglastel, kuid vähendades PVT aktiivsust ja pruuni adipogeneesi isastel järglastel.

Üldiselt näitasid uuringu tulemused, et teatud keskkonnasaasteained võivad pärssida PVT termogeneesi. BAT-rakuliinide erinevate annustega tuleks teha täiendavaid uuringuid, et hinnata seda võimalust ja tagada täpsem ülekandmine inimestele.

Viide:

• 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

.