Miljögifter bidrar till fetma och metabola sjukdomar

Miljögifter bidrar till fetma och metabola sjukdomar

I en nyligen publicerad studie i Aktuell åsikt inom farmakologi Journal, forskare undersökte effekterna av miljögifter och brun fettvävnad (BAT) på fetma och metabola störningar.

Fetma är ett resultat av högre energiintag jämfört med energiförbrukning, vilket i sin tur leder till en ökning av fetma. Kalorigapet för att förhindra viktökning är endast 8,2 till 61,2 kcal/dag i olika populationer. En stillasittande livsstil och överdriven energiförbrukning är kanske inte helt ansvariga för den ökande förekomsten av global fetma och associerade metabola sjukdomar, trots den robusthet med vilken energibalansen regleras. Det är intressant att notera att många andra arter förutom människor verkar utveckla fetma. Dessa resultat tyder på att andra faktorer än ökad tillgång på högkalorimat och nedsatt rörlighet orsakad av tekniska framsteg också kan bidra till fetma.

Lära sig: Miljögifter, brun fettvävnad och potentiella kopplingar till fetma och metabola sjukdomar. Fotokredit: Suzanne Tucker / Shutterstock

BAT och termogenes och förebyggande av fetma

Den primära platsen för ackumulering av lipofila miljöföreningar är fettvävnad. BAT och vit fettvävnad (WAT) är två olika former av fettvävnad. Endast eutheriska däggdjur har BAT, som till skillnad från WAT har en termogen funktion som ger djuren en evolutionär fördel i kylan.

Termogena aktiviteter utförda av aktiv BAT per gram vävnad oxiderar plasmatriglycerider och glukos i en relativt hög hastighet. Det bör dock noteras att skelettmuskelbaserad termogenes bidrar betydligt mer till energiförbrukningen vid kylexponering på grund av dess stora massa. Fyra veckors kylacklimatisering räcker för vuxna för att öka BAT-termogenesen och minska skakningar i skelettmuskler. Detta understryker den potentiella betydelsen av BAT för hela kroppens energiförbrukning. Däremot minskar hämning av fettvävnadslipolys BAT-termogenes och främjar muskelskakningar.

Studier tyder på att frikoppling av protein 1 (UCP1) och BAT också främjar energiförbrukning hos människor, oberoende av kylexponering, genom att öka diet-inducerad termogenes (DIT). DIT står för 5 % till 15 % av den dagliga energiförbrukningen, beroende på sammansättningen och mängden mat som konsumeras. Dessutom visade en studie att att äta en måltid snabbt ökar blodflödet och syreförbrukningen i BAT. Som ett resultat kan DIT-termogenes spela en betydande roll i människans dagliga energiförbrukning när de bor i termoneutrala miljöer. Därför kan hämning av denna process associeras med fetma och metabola störningar.

Bekämpningsmedlet klorpyrifos hämmar dietinducerad termogenes i BAT

Teamet undersökte bruna adipocyter som uttrycker den luciferasassocierade UCP1-promotorn för att identifiera miljöföroreningar som direkt kan påverka BAT-funktionen. Totalt 34 allmänt använda bekämpningsmedel studerades, inklusive livsmedelsförpackningsmaterial, herbicider och livsmedelsfärgämnen, som hade strukturella likheter med serotonin, ett ämne som hämmar BAT-termogenes. Teamet fann att UCP1-promotoraktivitet och uttryck av protein och budbärarribonukleinsyra (mRNA) minskade dramatiskt i närvaro av klorpyrifos (CPF) vid doser så låga som 1 pM. CPF, en organofosfat insekticid, appliceras ofta på olika grödor och frukter för att bekämpa skadedjur.

Efter behandling med 1 pM CPF utsattes BAT-celler för opartisk RNA-sekvensering, vilket avslöjade att den låga dosen av CPF orsakade märkbara förändringar i mitokondriella genuttryck. Efterföljande forskning visade att dessa förändringar var förknippade med underskott i mitokondriell andning. Dessa resultat visade att CPF undertryckte UCP1-uttryck och termogenes i odlade BAT-celler inom exponeringsfönstret där individer kan exponeras för CPF genom intag av frukt och grönsaker.

Teamet fann att höga doser av CPF, som blockerar hjärn- och plasmaacetylkolinesterasaktivitet och plasmabutyrylkolinesteras, kan orsaka fetma och glukosdysreglering genom mekanismer som kan inkludera förändringar i tarmfloran eller en ökning av kaloriförbrukningen. Men viktökning, glukosintolerans, insulinresistens och icke-alkoholisk fettleversjukdom (NAFLD) har också rapporterats vid låga doser av CPF när testmöss hölls vid termoneutralitet. Detta antydde att CPF-nivåer som överensstämmer med icke-yrkesmässig exponering hos individer kunde främja fetma genom att förhindra dietinducerad termogenes i BAT.

Andra miljöföroreningar som kan påverka BAT-funktionen

Många miljögifter binder till hormonreceptorer som androgenreceptorer (AR), arylkolvätereceptorer (AhR), östrogenreceptorer (ER), östrogenreceptorrelaterade receptorer (ERR), sköldkörtelreceptorer (TRs) och pregnan X-receptorer (PXR). ) stör hormonella effekter. Dessa receptorer spelar en avgörande roll i kontrollen av BAT-termogenes. Miljögifter inkluderar DDT, organoklor och vinklozolin, som blockerar androgenreceptormedierade processer, inklusive UCP1-transkription.

Vissa miljögifter kan påverka BAT-termogenesen genom att efterlikna effekterna av östrogen. Till exempel orsakar den mest populära industriella kemikalien som används vid tillverkning av plast, bisfenol A (BPA), viktminskning utan att ändra kaloriintaget. Dessutom efterliknar moderns exponering för BPA vid tidpunkten för graviditeten en svag östrogenagonist, vilket ökar BAT interscapular vikt och uppreglerar UCP1-uttryck hos kvinnliga avkommor, men minskar BAT-aktivitet och brun adipogenes hos manliga avkommor.

Sammantaget visade studieresultaten att vissa miljöföroreningar kunde hämma BAT-termogenes. Ytterligare studier bör utföras i olika doser i BAT-cellinjer för att utvärdera denna möjlighet och säkerställa mer exakt översättning till människor.

Hänvisning:

• 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

.