Теперь исследователи обнаружили, что ген под названием Plexin D1, по-видимому, контролирует как место хранения жира, так и форму жировых клеток, известные факторы здоровья и риск будущих заболеваний.Следуя схеме, выявленной в более раннем исследовании соотношения талии и бедер у 224000 человек, исследование, опубликованное 23 марта в Трудах Национальной академии наук, показало, что у рыбок данио, у которых отсутствовал ген Plexin D1, было меньше брюшной или висцеральный жир, который придает некоторым людям характерную форму яблока. Исследователи также показали, что эти мутантные рыбки данио были защищены от инсулинорезистентности, предшественника диабета, даже после диеты с высоким содержанием жиров.«Эта работа определяет новый молекулярный путь, который определяет, как жир хранится в организме, и, как результат, влияет на общее метаболическое здоровье», — сказал Джон Ф. Ролз, доктор философии, старший автор исследования и доцент кафедры молекулярной биологии. генетика и микробиология в Медицинской школе Университета Дьюка. «Двигаясь вперед, компоненты этого пути могут стать потенциальными мишенями для устранения опасностей, связанных с накоплением висцерального жира».
В отличие от подкожного жира, который находится под кожей бедер, бедер и задней части грушевидных людей, висцеральный жир находится глубоко внутри средней части, зажат между жизненно важными органами, такими как сердце, печень, кишечник и легкие. Оттуда ткань выделяет гормоны и другие химические вещества, которые вызывают воспаление, вызывая метаболические заболевания, такие как высокое кровяное давление, сердечный приступ, инсульт и диабет.
Несмотря на очевидные последствия для здоровья распределения жира в организме, относительно мало известно о генетической основе формы тела. Большое международное исследование, появившееся в феврале в журнале Nature, начало заполнять этот пробел, ища области человеческого генома, связанные с общим показателем, известным как отношение талии к бедрам, которое использует измерения талии в качестве прокси для висцерального жира и измерения бедра в качестве прокси для подкожного жира. Исследователи проанализировали образцы от 224000 человек и обнаружили десятки горячих точек, связанных с их соотношением талии и бедер, в том числе несколько рядом с геном под названием Plexin D1, который, как известно, участвует в построении кровеносных сосудов.
Ролз и его научный сотрудник Джеймс Минчин, доктор философии, интересовались, как ген роста кровеносных сосудов может контролировать хранение и форму жировых клеток. Когда они отключили ген Plexin D1 у мышей, все мутантные животные погибли при рождении. Поэтому они обратились к другому модельному организму, рыбкам данио, чтобы провести оставшиеся эксперименты.
Поскольку эти маленькие аквариумные рыбки прозрачны на протяжении большей части своей жизни, исследователи могли непосредственно визуализировать, как по-разному распределялся жир между животными, которые были генетически сконструированы без Plexin D1, и животными с целым геном.Используя химический краситель, который флуоресцентно окрашивал все жировые клетки, исследователи смогли увидеть, что у мутантных рыбок данио было меньше висцерального жира, чем у их нормальных собратьев.
Они также заметили, что форма или морфология самих жировых клеток была другой. У рыбок данио без гена Plexin D1 висцеральная жировая ткань состояла из более мелких, но более многочисленных клеток, что, как известно, снижает риск инсулинорезистентности и метаболических заболеваний у людей. Напротив, их нормальные братья и сестры имели ткань висцерального жира, содержащую более крупные, но меньшее количество жировых клеток, которые, как известно, с большей вероятностью выделяют воспалительные вещества, способствующие заболеванию.Чтобы определить, как эти результаты связаны с нарушением обмена веществ, Минчин посадил рыбок данио на диету с высоким содержанием жиров.
После нескольких недель добавления яичных желтков в обычную пищу Минчин обнаружил, что различия в распределении жира между мутантами и нормальными рыбками данио стали еще более заметными. Затем он провел тест на толерантность к глюкозе, чтобы увидеть, как их тела реагируют на сахар. Мутанты лучше справились с удалением сахара из кровотока и, по-видимому, были защищены от развития инсулинорезистентности, фактора риска диабета и сердечных заболеваний.
Подтверждая выводы о рыбках данио, сотрудники Каролинского института в Швеции проанализировали образцы пациентов и показали, что уровни плексина D1 были выше у людей с диабетом 2 типа, что позволяет предположить, что он может играть аналогичную роль у людей.«Мы думаем, что Plexin D1 функционирует в кровеносных сосудах, формируя структуру висцеральной жировой ткани», — сказал Минчин, ведущий автор исследования. То есть гены, строящие кровеносные сосуды, также создают структуры для размещения жировых клеток. «И эта роль искажает распределение и форму жира в ту или иную сторону», — сказал он. «Вероятно, это всего лишь один из множества различных генов, каждый из которых влияет на общую форму тела и метаболическое здоровье».Исследователи активно ищут другие гены, а также факторы окружающей среды, которые участвуют в биологии жировых отложений, снова используя модели рыбок данио.
«Наши результаты показывают, что генетическая архитектура распределения жира в организме разделяется между рыбами и людьми, что составляет около 450 миллионов лет эволюционного расхождения», — сказал Ролз. «То, что эти пути сохранялись так долго, предполагает, что они играют важную роль».