Światowa Organizacja Zdrowia klasyfikuje otyłość jako jeden z najszybciej rozwijających się problemów zdrowotnych, który dotyka już ponad 10% całej populacji. Szacuje się, że z jej powodu każdego roku umiera 2,8 miliona osób dorosłych. Otyłości towarzyszą liczne powikłania, m.in. podwyższone ryzyko wystąpienia chorób naczyniowych, cukrzycy typu 2, nadciśnienia i raka. Według danych Głównego Urzędu Statystycznego w Polsce z nadwagą mamy do czynienia w przypadku ponad 61 % mężczyzn i 45 % kobiet.

Czy złe nawyki żywieniowe i siedzący tryb życia to jedyne powody takiego stanu rzeczy? „Niejednokrotnie, pomimo zbliżonego stylu życia, przyrost masy może się bardzo różnić w zależności od osoby. Powodem jest to, że poza sposobem odżywiania się i aktywnością fizyczną, na naszą wagę mają również wpływ uwarunkowania genetyczne. Jak dotąd znamy jednak tylko niewielki ułamek genów, które mogą przyczyniać się do zaburzeń metabolizmu” – komentuje dr Ronald P. Kühnlein z Max Planck Institut for biophysical chemistry, Göttingen, którego zespół badawczy stara się odpowiedzieć m.in. na pytania dotyczące oddziaływania warunków środowiskowych na aktywność genów w procesie magazynowania tłuszczu.

„Nasze prace prowadzimy przy użyciu muszek owocowych (Drosophila melanogaster), które są przykładem organizmu modelowego. Odpowiednie geny i czynniki regulacyjne zaangażowane w procesy metaboliczne u ludzi bardzo często pełnią podobną funkcje w zbliżonych procesach u muszek. Muszki owocowe, tak jak i organizmy wyższe, mają zdolność do magazynowania tłuszczu w postaci kropli lipidowych zlokalizowanych w  komórkach tłuszczowych. Przy użyciu mikroskopu jesteśmy w stanie odróżnić muszki bez zaburzeń od tych z podwyższonym poziomem tłuszczu w organizmie” – tłumaczy dr Ronald P. Kühnlein.

Porównanie komórek o różnej zawartości tłuszczu. Biały pasek odpowiada długości 50 µm. [DOI:10.1016/j.cmet.2013.12.004]

Naukowcy z grupy dr Kühnleina, korzystając z technologii interferencji RNA (RNAi), przeprowadzili screening ponad 7 tysięcy genów u Drosophila melanogaster. Badacze pojedynczo wyciszali odpowiednie geny, szczególnie te aktywne w tkankach związanych z magazynowaniem tłuszczu i obserwowali wpływ danej mutacji na zmianę poziomu tłuszczu w organizmie. Ich badania pozwoliły na zidentyfikowanie 77-miu  genów związanych z metabolizmem lipidów, z czego 58 genów to geny nie kojarzone wcześniej z gospodarką tłuszczową. Wśród nich znajdują się 64 geny posiadające swoje odpowiedniki u ludzi.

Badanie dowiodło, że geny mające związek z zaburzeniami wagi mogą pełnić funkcję w różnorodnych procesach biologicznych. Wśród nich zalazły się nie tylko geny kodujące enzymy biorące udział w metabolizmie lipidów, ale także kluczowe elementy odpowiedzialne za homeostazę jonów wapnia w organizmie. O związek pomiędzy wapniem a otyłością pytamy Jensa Baumacha, autora publikacji opisującej prezentowane badania. „Wapń jest przekaźnikiem wtórnym ważnym dla wielu procesów komunikacyjnych w żywych komórkach. Jego poziom w komórkach tłuszczowych zależny jest od białka zwanego STIM (stromal interaction molecule). Gdy białko to przyjmuje konformację nieaktywną, poziom wapnia w komórkach tłuszczowych obniża się” – wyjaśnia Jens. Analogicznie, białko STIM w formie aktywnej pozwala na przepływ jonów wapnia do cytoplazmy a zatem na zwiększenie stężenia jonów wapnia w komórce. Nieprawidłowości w funkcjonowaniu białka STIM prowadzą do zachwiania równowagi pomiędzy wewnątrzkomórkowym i zewnątrzkomórkowym stężeniem jonów.

Wykazano, że zaburzenie homeostazy jonów wapnia w komórkach tłuszczowych muszek owocowych ma bezpośredni związek z otyłością. Zbyt niskie wewnątrzkomórkowe stężenie jonów wapnia prowadzi do zjawiska zwanego hiperfagią, czyli zaburzeń łaknienia powodujących nadmierny apetyt. Ma to związek z nadprodukcją krótkiego neuropeptydu F (sNPF). Muchy, w których mózgach stężenie neuropeptydu F odbiegało od normy, jadły dwa razy więcej niż pozostałe. Tym samym zawartość tłuszczu w ich organizmach była znacznie podwyższona w porównaniu do much bez zaburzeń łaknienia. Mechanizm przepływu informacji pomiędzy komórkami tkanki tłuszczowej a mózgiem pozostaje jednak w chwili obecnej niewyjaśniony. Dodatkowe badania będą również potrzebne aby odpowiedzieć na pytanie czy podobny szlak przekazu sygnału, zależny od wapnia, kontroluje wagę u ludzi. Gdyby okazało się to prawdą, pojawiłaby się szansa na rozwój nowych strategii w leczeniu zaburzeń metabolizmu. Wynalezienie leku na nadwagę z pewnością poprawiłoby stan zdrowia i samopoczucie milionom obywateli.

Katarzyna Wawrzyniak-Turek