Ожирение связано с более чем 13 видами рака, в том числе двумя наиболее распространенными – раком молочной железы и колоректальным раком, а также с сердечно-сосудистыми заболеваниями, которые остаются основной причиной смерти во всем мире.
Самый сложный тип ожирения вызван чрезмерным накоплением так называемого “глубокого” жира. В отличие от запасов жира, расположенных непосредственно под кожей, глубокие или “висцеральные” запасы жира находятся внутри нашей брюшной полости, где они обволакивают жизненно важные органы. В нормальных количествах висцеральный жир поддерживает различные фундаментальные функции, например такие как воспроизводство. Однако, когда его слишком много, он производит нездоровый уровень белков и гормонов, которые негативно влияют на соседние ткани и органы.
«Избыточный висцеральный жир очень опасен и его трудно устранить», – объясняет Энрике Вейга-Фернандес, главный исследователь и соавтор исследовательской программы Champalimaud в Португалии. «В этом проекте наша команда намеревалась изучить механизмы, которые естественным образом его уменьшают, в надежде обнаружить потенциальное клиническое применение».
Исследование, проведенное командой, оказалось успешным. Результаты исследования на мышах, опубликованные в журнале “Nature“, показывают нейроиммунный процесс, с помощью которого сигналы мозга управляют иммунной функцией в запасах висцерального жира. Это открытие предлагает несколько новых подходов к борьбе с ожирением и заболеваниями, связанных с ожирением.
Висцеральный жир может выглядеть как однородная желтая масса, но на самом деле это сложная неоднородная ткань. Помимо жировых клеток, он также содержит нервные волокна и множество различных типов клеток, включая иммунные клетки. Команда была особенно заинтересована изучить тип иммунных клеток, называемых ILC2 (врожденные лимфоидные клетки 2-го типа).
«ILC2 необходимы для различных иммунных функций во многих тканях и органах, включая поддержание общего благополучия жировой ткани. Однако мы не знали, какие клетки контролируют ILC2 в висцеральном жире и какие молекулярные сообщения они используют для передачи», – объясняет Ана Филипа Кардосо, первый автор исследования.
Предыдущие результаты лаборатории показали, что в легких нервная система напрямую контролирует активность ILC2. Команда ожидала найти здесь похожий механизм, но вместо этого они обнаружили нечто совершенно иное.
«Нейроны и иммунные клетки не разговаривали друг с другом», – вспоминает Кардозу. «Поэтому мы исследовали других кандидатов в ткани и натолкнувшись на довольно неожиданного “посредника”».
Примечательно, что важнейший медиатор нейроиммунной коммуникации в висцеральном жире до недавнего времени считался просто сторонним наблюдателем.
«Мезенхимальные клетки (МСК) игнорировались 10-20 лет назад», – говорит Вейга-Фернандес. «Распространено мнение, что они в основном производят каркас ткани, над которым другие клетки будут «выполнять работу». Однако с тех пор ученые обнаружили, что МСК выполняют несколько важных функций».
С помощью серии сложных экспериментов исследователи определили как цепочку команд, так и молекулярные сообщения, которыми обмениваются на всех этапах. «Все начинается с нейронных сигналов, поступающих на мезенхимальные клетки, после чего они отправляют сообщение на ILC2, которые приказывают жировым клеткам повысить свой метаболизм жиров», – резюмирует Кардосо.
«Это похоже на то, как будто нервные и иммунные клетки не говорят на одном языке, а мезенхимальные клетки служат интерпретатором», – добавляет Вейга-Фернандес. «В более широком контексте это имеет смысл. Мезенхимальные клетки эффективно составляют экосистему ткани, и поэтому они идеально подходят для точной настройки активности других клеток».
Все начинается с мозга
Теперь, когда команда определила местную схему сжигания жира, они решили пойти дальше, задаваясь вопросом, что в первую очередь движет нейронной активностью в хранилищах висцерального жира.
«Нервные волокна внутри висцерального жира относятся к так называемой периферической нервной системе. Они отвечают за различные физиологические процессы, такие как регулирование кровяного давления», – объясняет Кардосо. «Но периферическая нервная система не является главной. Она управляется центральной нервной системой, к которой и принадлежит мозг. Поэтому мы спросили, какая структура мозга находится на самом верху в этой цепочке управления?»
Команда определила область в гипоталамусе – паравентрикулярное ядро – в качестве источника. Эта структура, расположенная у основания мозга, является центром управления разнообразным набором процессов, начиная от метаболизма и заканчивая воспроизводством, желудочно-кишечными и сердечно-сосудистыми функциями.
«Это открытие очень важно», – говорит Вейга-Фернандес. «Это первый наглядный пример нейронной цепи, которая преобразует информацию мозга в иммунную функцию, связанную с ожирением. Это также вызывает много новых вопросов. Например, что заставляет паравентрикулярное ядро подавать команду на «сжигание жира» или что-то связанное с поведением, например, употребление определенных продуктов питания или упражнения? Или это зависит от внутренних метаболических сигналов? Или и того, и другого? Это белый холст – мы не знаем, что это такое, и это невероятно увлекательно».
Новые горизонты в борьбе с ожирением
По словам команды, эти результаты обеспечивают несколько потенциальных подходов к манипуляциям по сжиганию висцерального жира. «Определенная нами многоступенчатая ось предлагает множество точек доступа к метаболизму висцерального жира. Теперь мы можем подумать о том, как использовать эти новые знания для борьбы с висцеральным ожирением и, следовательно, снижения риска сердечно-сосудистых заболеваний и рака», – отмечает Кардосо.
Вейга Фернандес добавляет, что эти усилия уже начались. «Это то, чем мы сейчас занимаемся. Не в лаборатории, которая продолжает заниматься вопросами фундаментальных исследований, а в контексте начинающей компании под названием LiMM Therapeutics».
«Самым сложным в таком проекте, как этот, является то, что вы действительно работаете на передовой. Это больше не иммунология и не нейробиология. Вы должны использовать технологии, методы и подходы, которые являются междисциплинарными. «Некоторых из них даже не существуют, и нужно разрабатывать их с нуля. Но в то же время концептуальная задача мотивирует и вдохновляет: мы действительно отправляемся в неизведанное», – заключает Вейга-Фернандес.
Neuro-mesenchymal units control ILC2 and obesity via a brain–adipose circuit, Nature (2021). DOI: 10.1038/s41586-021-03830-7
https://medicalxpress.com/news/2021-08-neuro-immune-interactions-deep-fat.html
Образование:
1) Факультет русской филологии МГОУ (бакалавриат).
2) Факультет журналистики МПГУ (магистратура).
Главный автор статей на mednews.press