Как бозайниците поддържат баланс на два биологично важни метаболита по време на хранене, сън и гладуване? Отговорът може да изисква пренаписване на някои учебници.

клетки

В проучване, публикувано днес в Наука, Изследователите от Югозападния медицински център на UT съобщават, че мастните клетки "имат гърба на черния дроб", така да се каже, за да поддържат строга регулация на глюкозата (кръвната захар) и уридина, метаболит, който тялото използва в редица основни процеси като изграждане на молекули на РНК, правилно производство на протеини и съхраняване на глюкоза като енергийни резерви. Тяхното проучване може да има последици за няколко заболявания, включително диабет, рак и неврологични разстройства.

Метаболитите са вещества, произведени чрез метаболитен процес, като например глюкоза, генерирана в метаболизма на сложни захари и нишестета, или аминокиселини, използвани в биосинтеза на протеини.

"Подобно на глюкозата, всяка клетка в тялото се нуждае от уридин, за да остане жива. Глюкозата е необходима за енергия, особено в мозъчните неврони. Уридинът е основен градивен елемент за много неща в клетката", каза д-р Филип Шерер, старши автор на изследването и директор на Центъра за изследване на диабета „Touchstone” на UT Southwestern.

"Учебниците по биология показват, че черният дроб произвежда уридин за кръвоносната система", каза д-р Шерер, също професор по вътрешни болести и клетъчна биология. "Но това, което открихме, е, че черният дроб служи като основен производител на този метаболит само в хранено състояние. На гладно мастните клетки на тялото поемат производството на уридин."

По принцип този метод на производство на уридин може да се разглежда като разделение на труда. Изследователите установяват, че по време на гладуване черният дроб е зает с производството на глюкоза - и така мастните клетки поемат ролята на произвеждането на уридин за кръвния поток. Тези открития са възпроизведени в проучвания при хора, мишки и плъхове.

Въпреки че уридинът има много роли, това проучване е първото, което съобщава, че мастните клетки произвеждат плазмен уридин по време на гладуване и че оста мастна клетка-черен дроб-уридин регулира енергийния баланс на тялото.

Водещият автор на изследването д-р Yingfeng Deng, асистент по вътрешни болести, установява, че нивата на уридин в кръвта се покачват по време на гладуване и намаляват при хранене. По време на хранене черният дроб намалява нивата на уридин чрез секретиране на уридин в жлъчката, който се прехвърля в жлъчния мехур и след това се изпраща в червата, където помага за усвояването на хранителните вещества.

"Оказва се, че наличието на уридин в червата ви помага да усвоите глюкозата; следователно уридинът помага за регулирането на глюкозата", каза д-р Шерер.

Уридинът в кръвта действа чрез хипоталамуса в мозъка, за да повлияе на друга строго регулирана система - телесната температура, добави д-р Шерер. Изглежда, че само уридинът, произведен от мастните клетки, намалява телесната температура, каза той.

Сред другите ключови открития на проучването:

Нивата на уридин в кръвта са повишени по време на гладуване и бързо падат по време на хранене. Излишъкът от уридин се отделя през жлъчката.

Черният дроб е преобладаващият орган за биосинтез на уридин, допринасящ за нивата на уридин в кръвта в хранено състояние.

Мастните клетки доминират в биосинтеза на уридин и нивата в кръвта на гладно.

Индуцираното на гладно повишаване на уридина е свързано със спад в основната телесна температура, предизвикан от намаляване на скоростта на метаболизма.

В диетични проучвания изследователите установяват, че продължителното излагане на диета с високо съдържание на мазнини притъпява ефектите от гладуването върху понижаването на телесната температура, ефект, свързан и със затлъстяването. По-нататъшни тестове показват, че тези открития се дължат на намаленото повишаване на уридина в отговор на гладуване, каза д-р Денг, също член на Центъра за диабет Touchstone.

Бъдещите изследователски въпроси включват изучаване на ефектите от индуцираното от храненето намаляване на нивата на уридин в органи, които разчитат силно на уридин от плазмата, като сърцето, и дали бариатричната хирургия влияе върху нивата на уридин в кръвта.

"Нашите проучвания разкриват пряка връзка между регулирането на температурата и метаболизма, което показва, че уридин-центриран модел на енергиен баланс може да проправи пътя за бъдещи изследвания на уридиновия баланс и как този процес е нерегулиран в диабетно състояние", каза д-р Шерер.