Miljøgifter bidrar til fedme og metabolske sykdommer

Miljøgifter bidrar til fedme og metabolske sykdommer

I en nylig publisert studie i Gjeldende mening i farmakologi Journal, undersøkte forskere effekten av miljøgifter og brunt fettvev (BAT) på fedme og metabolske forstyrrelser.

Fedme skyldes høyere energiinntak sammenlignet med energiforbruk, som igjen fører til en økning i fedme. Kalorigapet for å forhindre vektøkning er bare 8,2 til 61,2 kcal/dag i ulike populasjoner. En stillesittende livsstil og overdreven energiforbruk er kanskje ikke helt ansvarlig for den økende forekomsten av global fedme og tilhørende metabolske sykdommer, til tross for robustheten som energibalansen reguleres med. Det er interessant å merke seg at mange andre arter foruten mennesker ser ut til å utvikle fedme. Disse resultatene tyder på at andre faktorer enn økt tilgjengelighet av høykalorimat og redusert mobilitet forårsaket av teknologiske fremskritt også kan bidra til fedme.

Lære: Miljøgifter, brunt fettvev og potensielle koblinger til fedme og metabolsk sykdom. Bildekreditt: Suzanne Tucker / Shutterstock

BAT og termogenese og forebygging av fedme

Det primære stedet for akkumulering av lipofile miljøforbindelser er fettvev. BAT og hvitt fettvev (WAT) er to forskjellige former for fettvev. Bare eutheriske pattedyr har BAT, som i motsetning til WAT har en termogen funksjon som gir dyr en evolusjonær fordel i kulde.

Termogene aktiviteter utført av aktiv BAT per gram vev oksiderer plasmatriglyserider og glukose i relativt høy hastighet. Det bør imidlertid bemerkes at skjelettmuskelbasert termogenese bidrar betydelig mer til energiforbruket ved kuldeeksponering på grunn av dens store masse. Fire uker med kuldetilvenning er nok for voksne til å øke BAT-termogenese og redusere skjelving i skjelettmuskulaturen. Dette fremhever den potensielle betydningen av BAT for hele kroppens energiforbruk. I motsetning til dette reduserer hemming av fettvevslipolyse BAT-termogenese og fremmer muskelskjelvinger.

Studier tyder på at frakobling av protein 1 (UCP1) og BAT også fremmer energiforbruk hos mennesker, uavhengig av kuldeeksponering, ved å øke diett-indusert termogenese (DIT). DIT står for 5 % til 15 % av det daglige energiforbruket, avhengig av sammensetningen og mengden mat som konsumeres. I tillegg viste en studie at å spise et måltid raskt øker blodstrømmen og oksygenforbruket i BAT. Som et resultat kan DIT-termogenese spille en betydelig rolle i menneskets daglige energiforbruk når de bor i termonøytrale miljøer. Derfor kan hemming av denne prosessen være assosiert med fedme og metabolske forstyrrelser.

Pesticidet klorpyrifos hemmer diett-indusert termogenese i BAT

Teamet undersøkte brune adipocytter som uttrykker den luciferase-assosierte UCP1-promotoren for å identifisere miljøforurensninger som direkte kan påvirke BAT-funksjonen. Totalt 34 mye brukte plantevernmidler ble studert, inkludert matemballasjematerialer, herbicider og matfargestoffer, som hadde strukturelle likheter med serotonin, et stoff som hemmer BAT-termogenese. Teamet fant at UCP1-promoteraktivitet og protein- og messenger-ribonukleinsyre (mRNA)-ekspresjon ble dramatisk redusert i nærvær av klorpyrifos (CPF) ved doser så lave som 1 pM. CPF, et organofosfat-insektmiddel, brukes ofte på forskjellige avlinger og frukter for å kontrollere skadedyr.

Etter behandling med 1 pM CPF ble BAT-celler utsatt for objektiv RNA-sekvensering, som avslørte at den lave dosen CPF forårsaket merkbare endringer i mitokondrielt genuttrykk. Påfølgende forskning viste at disse endringene var assosiert med underskudd i mitokondriell respirasjon. Disse resultatene viste at CPF undertrykte UCP1-ekspresjon og termogenese i dyrkede BAT-celler innenfor eksponeringsvinduet der individer kan bli utsatt for CPF gjennom inntak av frukt og grønnsaker.

Teamet fant at høye doser av CPF, som blokkerer hjerne- og plasmaacetylkolinesteraseaktivitet og plasmabutyrylkolinesterase, kan forårsake fedme og glukosedysregulering gjennom mekanismer som kan inkludere endringer i tarmfloraen eller en økning i kaloriforbruk. Imidlertid er vektøkning, glukoseintoleranse, insulinresistens og ikke-alkoholisk fettleversykdom (NAFLD) også rapportert ved lave doser CPF når testmus ble opprettholdt på termonøytralitet. Dette antydet at CPF-nivåer i samsvar med ikke-yrkesmessig eksponering hos individer kunne fremme fedme ved å forhindre diett-indusert termogenese i BAT.

Andre miljøgifter som kan påvirke BAT-funksjonen

Mange miljøgifter binder seg til hormonreseptorer som androgenreseptorer (AR), arylhydrokarbonreseptorer (AhR), østrogenreseptorer (ER), østrogenreseptorrelaterte reseptorer (ERR), skjoldbruskkjertelreseptorer (TR) og pregnan X-reseptorer (PXR). ) forstyrrer hormonelle effekter. Disse reseptorene spiller en avgjørende rolle i kontrollen av BAT-termogenese. Miljøgifter inkluderer DDT, organoklor og vinklozolin, som blokkerer androgenreseptormedierte prosesser, inkludert UCP1-transkripsjon.

Noen miljøgifter kan påvirke BAT termogenese ved å etterligne effekten av østrogen. For eksempel forårsaker det mest populære industrielle kjemikaliet som brukes i produksjonen av plast, bisfenol A (BPA), vekttap uten å endre kaloriinntaket. Videre etterligner mors eksponering for BPA på tidspunktet for graviditet en svak østrogenagonist, øker BAT interscapular vekt og oppregulerer UCP1-ekspresjon hos kvinnelige avkom, men reduserer BAT-aktivitet og brun adipogenese hos mannlig avkom.

Samlet sett viste studieresultatene at visse miljøforurensninger kunne hemme BAT-termogenese. Ytterligere studier bør utføres ved forskjellige doser i BAT-cellelinjer for å evaluere denne muligheten og sikre mer presis oversettbarhet til mennesker.

Referanse:

• 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

.