מספר האנשים עם השמנת יתר כמעט גדל פי שלושה מאז 1975, וכתוצאה מכך מגיפה עולמית. בעוד שגורמי אורח חיים כמו תזונה ופעילות גופנית ממלאים תפקיד בהתפתחות והתקדמות של השמנת יתר, מדענים הבינו שהשמנה קשורה גם להפרעות מטבוליות פנימיות. כעת, חוקרים מבית הספר לרפואה של אוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו שפכו אור חדש על האופן שבו השמנת יתר משפיעה על המיטוכונדריה שלנו, המבנים החשובים ביותר לייצור האנרגיה של התאים שלנו.
במחקר שפורסם ב-29 בינואר 2023 ב מטבוליזם של הטבע, החוקרים מצאו שכאשר עכברים הוזנו בתזונה עתירת שומן, המיטוכונדריה בתוך תאי השומן שלהם התפרקו למיטוכונדריה קטנות יותר עם יכולת מופחתת לשריפת שומן. יתרה מכך, הם גילו שתהליך זה נשלט על ידי גן בודד. על ידי מחיקת הגן הזה מהעכברים, הם הצליחו להגן עליהם מפני עלייה עודפת במשקל, גם כאשר הם אכלו את אותה תזונה עתירת שומן כמו עכברים אחרים.
עומס קלורי מאכילת יתר יכול להוביל לעלייה במשקל וגם לעורר מפל מטבולי שמפחית את שריפת האנרגיה, מה שהופך את ההשמנה לגרוע עוד יותר. הגן שזיהינו הוא חלק קריטי במעבר הזה ממשקל בריא להשמנה".
אלן סאלטיאל, דוקטורט, פרופסור, המחלקה לרפואה, בית הספר לרפואה בסן דייגו באוניברסיטת קליפורניה
השמנת יתר, המשפיעה על יותר מ-40% מהמבוגרים בארצות הברית, מתרחשת כאשר הגוף צובר יותר מדי שומן, שנאגר בעיקר ברקמת השומן. רקמת שומן בדרך כלל מספקת יתרונות מכניים חשובים על ידי ריפוד איברים חיוניים ומתן בידוד. יש לו גם פונקציות מטבוליות חשובות, כמו שחרור הורמונים ומולקולות איתות תאיות אחרות המורות לרקמות אחרות לשרוף או לאגור אנרגיה.
במקרה של חוסר איזון קלורי כמו השמנת יתר, היכולת של תאי השומן לשרוף אנרגיה מתחילה להיכשל, וזו אחת הסיבות שבגללן יכול להיות קשה לאנשים עם השמנת יתר לרדת במשקל. כיצד מתחילות הפרעות המטבוליות הללו היא בין התעלומות הגדולות ביותר סביב השמנת יתר.
כדי לענות על שאלה זו, החוקרים האכילו עכברים בתזונה עתירת שומן ומדדו את ההשפעה של דיאטה זו על המיטוכונדריה של תאי השומן שלהם, מבנים בתוך תאים שעוזרים לשרוף שומן. הם גילו תופעה יוצאת דופן. לאחר צריכת תזונה עתירת שומן, המיטוכונדריה בחלקים מרקמת השומן של העכברים עברו פיצול, והתפצלו למיטוכונדריות רבות יותר קטנות ולא יעילות ששרפו פחות שומן.
בנוסף לגילוי האפקט המטבולי הזה, הם גם גילו שהיא מונעת מפעילות של מולקולה בודדת, הנקראת RaIA. ל-RaIA יש פונקציות רבות, כולל עזרה בפירוק המיטוכונדריה כשהן לא מתפקדות. המחקר החדש מציע שכאשר מולקולה זו פעילה יתר על המידה, היא מפריעה לתפקוד התקין של המיטוכונדריה, ומעוררת את הבעיות המטבוליות הקשורות להשמנה.
"בעצם, נראה שהפעלה כרונית של RaIA ממלאת תפקיד קריטי בדיכוי הוצאת האנרגיה ברקמת השומן השמנה", אמר סאלטיאל. "על ידי הבנת המנגנון הזה, אנחנו צעד אחד קרוב יותר לפיתוח טיפולים ממוקדים שיכולים לתת מענה לעלייה במשקל והפרעות מטבוליות הקשורות בכך על ידי הגברת שריפת השומנים."
על ידי מחיקת הגן הקשור ל-RaIA, החוקרים הצליחו להגן על העכברים מפני עלייה במשקל הנגרמת על ידי דיאטה. תוך התעמקות בביוכימיה המוצגת, החוקרים מצאו שחלק מהחלבונים המושפעים מ-RaIA בעכברים מקבילים לחלבונים אנושיים הקשורים להשמנה ולתנגודת לאינסולין, מה שמצביע על כך שמנגנונים דומים עשויים להניע את השמנת האדם.
"ההשוואה הישירה בין הביולוגיה הבסיסית שגילינו לבין התוצאות הקליניות האמיתיות מדגישה את הרלוונטיות של הממצאים לבני אדם ומציעה שנוכל לסייע בטיפול או במניעת השמנת יתר על ידי מיקוד מסלול ה-RaIA עם טיפולים חדשים", אמר סלטיאל. רק מתחילים להבין את חילוף החומרים המורכב של המחלה הזו, אבל האפשרויות העתידיות מרגשות".
מחברי המחקר כוללים: Wenmin Xia, Preethi Veeragandham, Yu Cao Yayun Xu, Torrey Rhyne, Jiaxin Qian, Ying Jones, Chao-Wei Hung, Zichen Wang, Hiroyuki Hakozaki and Johannes Schoneberg ב-UC San Diego, Peng Zhao באוניברסיטה ממרכז מדעי הבריאות של טקסס, הואי גאו ומיקאל ריידן במכון קרולינסקה, כריסטופר לידל, רות יו, מייקל דאונס, רונלד אוונס וג'יאנפנג הואאנג במכון סאלק ללימודים ביולוגיים, מרטין וואביטש במרכז הרפואי האוניברסיטאי אולם ושאנון ריילי במכללה הרפואית וייל מאוניברסיטת קורנל.
מחקר זה מומן, בחלקו, על ידי המכון הלאומי לבריאות (מענקים P30DK063491, R01DK122804, R01DK124496, R01DK125820 ו-R01DK128796).
