Nový výzkum ve výzkumném trojúhelníku naznačuje, že varianty genu zvaného ankyrin-B, který v sobě nesou miliony Američanů, mohou způsobit, že lidé přibírají kila bez vlastního přičinění.
Studie, která byla provedena na myších, ukazuje, že tato genová varianta způsobuje, že tukové buňky nasávají glukózu rychleji než obvykle a více než zdvojnásobují svou velikost. Když se k tomu přidá stárnoucí metabolismus nebo strava s vysokým obsahem tuků, stává se obezita téměř nevyhnutelnou.
„Říkáme tomu obezita bez viny,“ řekl Vann Bennett, M.D., Ph.D., hlavní autor studie a profesor biochemie George Barth Geller na Duke University School of Medicine.
„Domníváme se, že tento gen mohl našim předkům pomáhat ukládat energii v dobách hladu. V současné době, kdy je jídla dostatek, by varianty ankyrinu-B mohly pohánět epidemii obezity.“
Výsledky se objeví v týdnu od 13. listopadu v Proceedings of the National Academy of Sciences.
Bennett objevil protein ankyrin-B před více než třiceti lety. Je přítomen v každé tělesné tkáni a funguje jako kotva tím, že připoutává důležité bílkoviny k vnitřní straně buněčné membrány. Bennett a další vědci spojili defekty ankyrinu-B s řadou lidských onemocnění, včetně autismu, svalové dystrofie, stárnutí, cukrovky a nepravidelného srdečního rytmu.
Před několika lety si Jane Healeyová, doktorandka pracující v Bennettově laboratoři, všimla, že myši se srdeční arytmií způsobenou mutacemi v ankyrinu-B jsou tlustší než jejich mláďata v divokém typu. Aby zjistila proč, vytvořila myší modely, které nesly několik běžných lidských variant genu.
Damaris Lorenzo, Ph.D., tehdejší postdoktorand v laboratoři, zjistil, že tyto myši rychle tloustnou a většinu kalorií ukládají do tukové tkáně, místo aby je posílaly do jiných tkání ke spálení jako energii. Tato zjištění byla publikována v roce 2015 v časopise Journal of Clinical Investigation.
„Problém je, že jsme stále nevěděli, jak tento gen funguje,“ řekl Bennett. „V této oblasti panuje všeobecné přesvědčení, že velkou část obezity lze vysledovat zpět k chuti k jídlu a centrům pro kontrolu chuti k jídlu, která sídlí v mozku. Ale co když to všechno není jen v naší hlavě?“
Pro studium této otázky nechala Lorenzová, nyní docentka buněčné biologie a fyziologie na University of North Carolina v Chapel Hill, svou výzkumnou skupinu zcela vyřadit gen ankyrin-B v tukové tkáni myší.
Zopakovali mnoho stejných experimentů, které byly provedeny na předchozích myších modelech, které nesly mutantní verze ankyrinu-B v celém těle. Stejně jako předtím knock-outované myši přibraly na váze a jejich bílé tukové buňky ukládající energii se zdvojnásobily – přestože jedly a cvičily stejně jako normální myši. A co víc, přírůstek hmotnosti se zvyšoval, když myši stárly nebo byly krmeny stravou s vysokým obsahem tuku.
„Rychle jsme zjistili, že zvýšené hromadění lipidů v tukových buňkách se „přelilo“ do jater a svalů,“ řekl Lorenzo. „Abnormální hromadění tuku v těchto tkáních vedlo k zánětu a narušení reakce na inzulín, což je charakteristickým znakem diabetu II. typu. Podobná kaskáda událostí se často odehrává i u lidí, a proto může být obezita tak škodlivá pro naše zdraví,“ řekl Lorenzo.
Po provedení řady biochemických experimentů Lorenzo ukázal, že odstranění nebo mutace ankyrinu-B změnily dynamiku Glut4, proteinu, který umožňuje vstup glukózy do tukových buněk. V důsledku toho se účinně otevřela stavidla, která umožnila glukóze proudit do buněk rychleji než obvykle.
Lorenzo se zajímal, zda stejný mechanismus platí i pro další známé lidské mutace ankyrinu-B. Varianty ankyrinu-B nese 1,3 % bělochů a 8,4 % Afroameričanů, což představuje miliony lidí jen ve Spojených státech. Lorenzo kultivoval tukové buňky nesoucí tyto varianty a zjistil, že i ony nasávají glukózu ve větší míře. Zdá se, že onemocnění má původ v tukové tkáni, i když pravděpodobně působí i jinde v těle.
„Zjistili jsme, že myši mohou být obézní, aniž by jedly více, a že existuje základní buněčný mechanismus, který vysvětluje toto zvýšení hmotnosti,“ řekl Bennett. „Tento gen by nám mohl umožnit identifikovat rizikové jedince, kteří by si měli dávat pozor na to, jaké kalorie jedí, a více cvičit, aby měli svou tělesnou hmotnost pod kontrolou.“
Bennett však říká, že nejprve je třeba jejich laboratorní zjištění potvrdit v běžné populaci. K tomu budou muset vědci identifikovat jedince s variantami ankyrinu-B a poté vyhodnotit rodinnou anamnézu, výšku a hmotnost a charakteristické fyziologické znaky i metabolismus glukózy, aby zjistili vliv těchto variant na lidské zdraví.