Когда организм подвергается высококалорийной диете, белая висцральная жировая ткань является наиболее уязвимым органом для метаболических изменений
Эта уязвимость проявляется в величине метаболических изменений у животных с ожирением и плохой реакции ткани, когда те же животные теряют вес в результате изменения образа жизни и возвращаются к метаболическому здоровью. Исследование, основанное на экспериментальной модели на животных, показывает, что, когда физиологический стресс превышает способность белой жировой ткани реагировать, она достигает точки невозврата, когда теряет свою метаболическую пластичность.
Многие из описанных изменений у людей с ожирением можно рассматривать как простую физиологическую адаптацию к стрессу, вызванному чрезмерным потреблением калорий. Но в какой степени мы можем сделать это чрезмерное потребление хроническим? Каков предел для продолжения стресса нашего организма?
Определить эти пределы — непростая задача, и это одна из основных проблем в исследованиях ожирения и биологии в целом. Превышение этих адаптивных пределов может быть пусковым механизмом для всех тех сопутствующих заболеваний, связанных с ожирением, которые вызывают серьезную озабоченность общественного здравоохранения.
Одной из основных функций жировой ткани является накопление жира и регулирование избыточных калорий.
Если бы этот жир откладывался в других органах, последствия были бы гораздо более контрпродуктивными для здоровья. Клетки в жировой ткани увеличиваются в размерах, размножаются и взаимодействуют друг с другом, сообщая о стрессах, с которыми они сталкиваются. Например, гипоксия и воспаление являются необходимыми сигналами для того, чтобы их клетки действовали скоординировано, накапливая лишний жир и информируя мозг о том, что запасы энергии исчерпаны.
Когда эти сигналы неэффективны и избыток калорий становится хроническим, могут возникнуть проблемы с обменом веществ, и многие клеточные элементы перестают функционировать должным образом. Авторы говорят, что митохондрии, клеточные органеллы, ответственные за выработку метаболической энергии, являются ключевым элементом в понимании этой физиологической точки невозврата.
Многие изменения в экспресси генов и синтезе белка в жировой ткани животных с ожирением имели некоторую связь с функцией митохондрий. В исследовании указывается, что некоторые аспекты морфологии и структуры внутренней мембраны митохондрий не являются оптимальными, и это может иметь серьезные функциональные последствия. В частности, одним из наиболее значительных открытий является значимо выраженная потеря собственного генетического материала органелл, известного как митохондриальная ДНК.
Роль митохондрий в метаболических дисфункциях, которые вызывает ожирение в жировой ткани, уже описана в научной литературе. Тем не менее, новое исследование впервые показывает, что патофизиологический отпечаток, вызванный ожирением, может сохраняться и даже становиться более выраженным с течением времени, когда животные возвращаются к метаболическому здоровью или восстанавливаются другие биологические процессы, измененные в ткани.
Это физиологическое повреждение будет распространяться и может быть определено как явление снежного кома, вызванное стрессом от хронического избытка калорий в жировой ткани. Эта физиологическая дисфункция может также включать, в меньшей степени, пероксисомы — клеточные органеллы, участвующие в метаболизме субстрата, — и элиминацию активных форм кислорода (окислительное повреждение).
Эти изменения сохраняются у животных с течением времени, даже когда метаболический стресс от гиперкалорийного потребления исчез. Более того, дисфункции распространяются на другие клеточные компоненты и влияют на новые биологические процессы (транспорт белков в митохондрии, их сборку или последующую деградацию.
Причина, по которой эти нефункциональные митохондрии не устраняются, чтобы избежать такого каскада пагубных воздействий на клетку, до сих пор неизвестна.
Возраст является критическим фактором в понимании реакции организма на гиперкалорийную диету. В научной литературе сообщалось, что пожилые мыши более уязвимы к этим проблемам, чем молодые мыши.
Это исследование, проведенное на молодых животных, подтверждает гипотезу о том, что чрезмерное потребление калорий ускоряет потерю метаболической пластичности и способствует определенному состоянию преждевременного старения жировой ткани. Таким образом, многие из состояний, описанных у тучных животных, воспроизводят многие из этих признаков старения.