Toksini iz okolja prispevajo k debelosti in presnovnim boleznim

Toksini iz okolja prispevajo k debelosti in presnovnim boleznim

V nedavno objavljeni študiji v Trenutno mnenje v farmakologiji Journal, so raziskovalci preučevali učinke okoljskih toksinov in rjavega maščobnega tkiva (BAT) na debelost in presnovne motnje.

Debelost je posledica večjega vnosa energije v primerjavi z porabo energije, kar posledično vodi do povečanja debelosti. Kalorični primanjkljaj za preprečevanje povečanja telesne teže je pri različnih populacijah le 8,2 do 61,2 kcal/dan. Sedeči način življenja in čezmerna poraba energije morda nista v celoti odgovorna za vse večjo razširjenost globalne debelosti in z njo povezanih presnovnih bolezni, kljub robustnosti, s katero je uravnano energijsko ravnovesje. Zanimivo je, da se poleg ljudi zdi, da se debelost razvije pri mnogih drugih vrstah. Ti rezultati kažejo, da lahko k debelosti prispevajo tudi drugi dejavniki poleg povečane razpoložljivosti visokokalorične hrane in zmanjšane mobilnosti, ki jo povzroča tehnološki napredek.

Naučite se: Toksini iz okolja, rjavo maščobno tkivo in možne povezave z debelostjo in presnovnimi boleznimi. Avtor fotografije: Suzanne Tucker / Shutterstock

BAT in termogeneza ter preprečevanje debelosti

Primarno mesto kopičenja lipofilnih okoljskih spojin je maščobno tkivo. BAT in belo maščobno tkivo (WAT) sta dve različni obliki maščobnega tkiva. BAT imajo samo evterični sesalci, ki ima za razliko od WAT termogeno funkcijo, ki daje živalim evolucijsko prednost v mrazu.

Termogene aktivnosti, ki jih izvaja aktivni BAT na gram tkiva, relativno hitro oksidirajo trigliceride in glukozo v plazmi. Vendar je treba upoštevati, da termogeneza, ki temelji na skeletnih mišicah, zaradi svoje velike mase bistveno bolj prispeva k porabi energije med izpostavljenostjo mrazu. Štirje tedni privajanja na mraz so dovolj, da odrasli povečajo BAT termogenezo in zmanjšajo tresenje skeletnih mišic. To poudarja potencialni pomen BAT za porabo energije celega telesa. Nasprotno pa zaviranje lipolize maščobnega tkiva zmanjša termogenezo BAT in spodbuja tresenje mišic.

Študije kažejo, da ločevanje proteina 1 (UCP1) in BAT spodbuja tudi porabo energije pri ljudeh, neodvisno od izpostavljenosti mrazu, s povečanjem s prehrano povzročene termogeneze (DIT). DIT predstavlja od 5 % do 15 % dnevne porabe energije, odvisno od sestave in količine zaužite hrane. Poleg tega je študija pokazala, da uživanje obroka hitro poveča pretok krvi in ​​porabo kisika pri BAT. Posledično bi lahko imela termogeneza DIT pomembno vlogo pri dnevni porabi energije človeka, ko bivajo v termonevtralnih okoljih. Zato je lahko zaviranje tega procesa povezano z debelostjo in presnovnimi motnjami.

Pesticid klorpirifos zavira s prehrano povzročeno termogenezo pri BAT

Skupina je pregledala rjave adipocite, ki izražajo promotor UCP1, povezan z luciferazo, da bi identificirali okoljske onesnaževalce, ki bi lahko neposredno vplivali na delovanje BAT. Raziskanih je bilo skupno 34 široko uporabljenih pesticidov, vključno z materiali za pakiranje živil, herbicidi in barvili za živila, ki so bili strukturno podobni serotoninu, snovi, ki zavira termogenezo BAT. Skupina je ugotovila, da je bila aktivnost promotorja UCP1 ter ekspresija proteinov in prenašalne ribonukleinske kisline (mRNA) dramatično zmanjšana v prisotnosti klorpirifosa (CPF) pri tako nizkih odmerkih kot 1 pM. CPF, organofosfatni insekticid, se pogosto uporablja za različne pridelke in sadje za zatiranje škodljivcev.

Po zdravljenju z 1 pM CPF so bile celice BAT izpostavljene nepristranskemu sekvenciranju RNA, ki je razkrilo, da je nizek odmerek CPF povzročil opazne spremembe v izražanju mitohondrijskih genov. Kasnejše raziskave so pokazale, da so bile te spremembe povezane s pomanjkljivostmi v mitohondrijskem dihanju. Ti rezultati so pokazali, da je CPF zaviral izražanje UCP1 in termogenezo v gojenih celicah BAT znotraj okna izpostavljenosti, v katerem so lahko posamezniki izpostavljeni CPF z zaužitjem sadja in zelenjave.

Skupina je ugotovila, da lahko visoki odmerki CPF, ki blokirajo aktivnost možganske in plazemske acetilholinesteraze in plazemske butirilholinesteraze, povzročijo debelost in disregulacijo glukoze prek mehanizmov, ki lahko vključujejo spremembe v črevesni flori ali povečanje porabe kalorij. Vendar pa so poročali tudi o povečanju telesne mase, intoleranci za glukozo, insulinski rezistenci in nealkoholni maščobni bolezni jeter (NAFLD) pri nizkih odmerkih CPF, ko so bile testne miši vzdrževane pri termonevtralnosti. To je nakazovalo, da bi ravni CPF, ki so skladne z nepoklicno izpostavljenostjo pri posameznikih, lahko spodbujale debelost s preprečevanjem termogeneze, ki jo povzroča prehrana, pri BAT.

Druga onesnaževala okolja, ki lahko vplivajo na delovanje BAT

Številni okoljski toksini se vežejo na hormonske receptorje, kot so androgeni receptorji (AR), arilni ogljikovodikovi receptorji (AhR), estrogenski receptorji (ER), z estrogenskimi receptorji povezani receptorji (ERR), ščitnični receptorji (TR) in pregnanski X receptorji (PXR). ) moti hormonske učinke. Ti receptorji igrajo ključno vlogo pri nadzoru termogeneze BAT. Okoljski toksini vključujejo DDT, organoklor in vinklozolin, ki blokirajo procese, ki jih posredujejo androgeni receptorji, vključno s transkripcijo UCP1.

Nekateri okoljski toksini lahko vplivajo na termogenezo BAT s posnemanjem učinkov estrogena. Na primer, najbolj priljubljena industrijska kemikalija, ki se uporablja v proizvodnji plastike, bisfenol A (BPA), povzroča izgubo teže, ne da bi spremenila vnos kalorij. Poleg tega materina izpostavljenost BPA v času nosečnosti posnema šibek agonist estrogena, povečuje medlopatično težo BAT in uravnava izražanje UCP1 pri potomcih samic, vendar zmanjšuje aktivnost BAT in rjavo adipogenezo pri moških potomcih.

Na splošno so rezultati študije pokazali, da bi nekatera okoljska onesnaževala lahko zavirala termogenezo BAT. Nadaljnje študije bi bilo treba izvesti pri različnih odmerkih v celičnih linijah BAT, da bi ocenili to možnost in zagotovili natančnejšo prevedljivost na ljudi.

Referenca:

• 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

.