Új elhízásszabályozót fedeztek fel a legyekben - Innovációs jelentés
Ha a zsírraktározó szervben alacsony a kalciumszint, zsírlegyek fejlődnek (jobbra), amelyek testzsírtartalma lényegesen magasabb (beömlőnyílás: zöldben lévő lipidcseppek), mint a normális rokonok.
Fotó: Baumbach/Max Planck Biofizikai Kémiai Intézet
Mint megtudták, a legyek zsírtartó szervében a kalciumkoncentráció kulcsszerepet játszik. Ha ez alacsony volt, a legyek láthatóan "nagy hummerekké" fejlődtek.
Túl kövér, túl édes és mindenekelőtt túl sok - ez sok ember étkezési szokásaira vonatkozik. Ha nem sokat mozgunk, akkor a zsíranyagcserénk gyorsan kiegyensúlyozatlanná válik.
Az eredmény: jó 50 millió német állampolgár túlsúlyos, közülük mintegy 20 millió még elhízásban is szenved - derül ki a berlini Robert Koch Intézet nemrégiben készült tanulmányából a németországi felnőttek egészségéről. Az elhízás felé vezető tendencia világszerte folyamatosan növekszik: Az Egészségügyi Világszervezet az elhízást a leggyorsabban növekvő egészségügyi problémának minősíti, és máris az elhízás globális járványáról beszél. Az érintettek jobban érrendszeri betegségekben és ízületi problémákban szenvednek, és nagyobb a kockázata olyan betegségeknek, mint a 2-es típusú diabetes mellitus, a magas vérnyomás vagy a rák.
De a nagyon hasonló életmód ellenére a súlygyarapodás személyenként nagyon változhat. „Ennek oka, hogy az életmód mellett létezik genetikai hajlam is, amely számos gén összetett kölcsönhatásán alapul. Eddig azonban ezeknek a géneknek csak egy kis részét ismerjük ”- magyarázza Ronald Kühnlein a göttingeni Max Planck Biofizikai Kémiai Intézetből (MPIbpc).
A lipidanyagcserét egyensúlyban tartó génhálózat feltárása érdekében a fejlődésfiziológus és csapata a Drosophila melanogaster gyümölcslégyet használja mintaszervezetként. "Amikor az anyagcsere folyamatok kisiklanak az emberekben, gyakran gének és teljes kontroll rendszerek vesznek részt, amelyek a gyümölcslégyben nagyon hasonló funkciót töltenek be" - mondja Kühnlein.
A magasabb rendű állatokhoz hasonlóan a kis légy is úgynevezett lipidcseppek formájában tárolja a zsírokat a speciális zsírraktározó sejtekben, amelyek kiterjedt zsírtároló szervet alkotnak. Mikroszkóp alatt a göttingeni légylaboratóriumban gyorsan ki lehet deríteni a legmagasabb testzsírral rendelkező legyeket zsírzsírként a normális rokonok mellett.
A rovarok lipid-anyagcseréjét szabályozó genetikai hálózat azonosítása érdekében a Kühnlein-csoport több mint 7000 légymutánt szűrt át, amelyek mindegyikének specifikus génje volt „elnémítva” a lipidtároló szervben. A kutatók 77 olyan gént tudtak azonosítani, amelyek elhízáshoz vagy étvágytalansághoz vezetnek, ha a gyümölcslégy hibája van. Ilyen funkció korábban nem volt ismert a 77 gén közül 58 esetében.
Az azonosított gének egy csoportja, amely szorosan kapcsolódik a zsírraktározó szerv kalcium-anyagcseréjéhez, egy teljesen új szabályozási mechanizmushoz vezette a kutatókat. A kalcium fontos hírvivő anyag számos kommunikációs folyamatban az élő sejtekben. Mint a tudósok most kiderítették, azt is szabályozza, hogy a legyekből sovány vagy kövér példányok fejlődnek-e.
De hogyan függ össze a kalcium az elhízással? A göttingeni fejlődési fiziológusok már nagyon jól megértenek néhány mögöttes mechanizmust, ahogy Jens Baumbach, a Kühnlein csapatának tagja elmagyarázza. „A messenger anyag kalcium növekedését a zsírraktározó sejtekben egy STIM nevű fehérje szabályozza (a sztróma kölcsönhatású molekula számára). Ha kikapcsolják a STIM-et, a légy zsírtartó sejtjeiben csökken a kalciumszint. ”Mint a tudósok kiderítették, a légy agyában az alacsony kalciumszint - az úgynevezett rövid neuropeptid F (sNPF) - eredményeként fokozott étvágystimulátor keletkezik. Ennek eredményeként a legyek valódi sóvárgást váltanak ki, és kétszer annyit esznek, mint a normális rokonok.
A kutatók azonban még mindig sötétben vannak a zsírraktározó szerv és az agy közötti kommunikáció által közvetített jelzéssel kapcsolatban. A csoport további munkája megmutatja azt a jelutat, amelyen keresztül a testzsír-raktár állapota átkerül a légy agyába, és hogy a kalcium hogyan befolyásolja ezt a kommunikációt. A kalcium-anyagcsere számos összetevőjét emberben is megtalálták. "A további vizsgálatoknak most tisztázniuk kell, hogy a kalcium által közvetített szabályozási mechanizmus hasonló módon szabályozza-e az emberek vastagságát és vékonyságát" - mondja Kühnlein a jövőre nézve. Ebben az esetben új megközelítéseket nyithat meg a lipid anyagcsere-rendellenességek kezelésében.
Eredeti kiadvány
Jens Baumbach, Petra Hummel, Iris Bickmeyer, Katarzyna M. Kowalczyk, Martina Frank, Konstantin Knorr, Anja Hildebrandt, Dietmar Riedel, Herbert Jäckle, Ronald P. Kühnlein: