Tutkimuskolmion uusi tutkimus viittaa siihen, että ankyrin-B-nimisen geenin variantit – joita miljoonat amerikkalaiset kantavat – voivat aiheuttaa sen, että ihmiset lihovat kiloja ilman omaa syytään.
Tutkimus, joka tehtiin hiirillä, osoittaa, että geenimuunnos saa rasvasolut imemään glukoosia normaalia nopeammin, jolloin niiden koko yli kaksinkertaistuu. Kun yhtälöön lisätään ikääntyvä aineenvaihdunta tai runsasrasvainen ruokavalio, lihavuudesta tulee lähes väistämätöntä.
”Kutsumme sitä virheettömäksi lihavuudeksi”, sanoo tutkimuksen vanhempi kirjoittaja, tohtori Vann Bennett, joka on Duken yliopiston lääketieteellisen tiedekunnan biokemian George Barth Geller -professori.
”Uskomme, että tämä geeni on saattanut auttaa esivanhempiamme varastoimaan energiaa nälänhädän aikana. Nykyaikana, jolloin ruokaa on runsaasti, ankyrin-B:n variantit saattavat ruokkia lihavuusepidemiaa.”
Tulokset ilmestyvät viikolla 13. marraskuuta Proceedings of the National Academy of Sciences -lehdessä.
Bennett löysi ankyrin-B-proteiinin yli kolmekymmentä vuotta sitten. Sitä on jokaisessa kehon kudoksessa ja se toimii ikään kuin ankkurina sitomalla tärkeitä proteiineja solukalvon sisäpuolelle. Bennett ja muut tutkijat ovat yhdistäneet ankyrin-B:n viat useisiin ihmisen sairauksiin, kuten autismiin, lihasdystrofiaan, ikääntymiseen, diabetekseen ja sydämen rytmihäiriöihin.
Joitakin vuosia sitten Bennettin laboratoriossa työskennellyt lääketieteen tohtoriksi ja tohtoriksi väitellyt Jane Healey huomasi, että hiiret, joilla oli ankyrin-B:n mutaatioiden aiheuttama sydämen rytmihäiriö, olivat lihavampia kuin villityyppiset pentueensa. Selvittääkseen syyn hän loi hiirimalleja, jotka kantoivat geenin paria yleistä ihmiselle tyypillistä varianttia.
Damaris Lorenzo, tohtori, joka oli tuolloin laboratorion apulaisprofessori, havaitsi, että nämä hiiret kasvoivat nopeasti lihaviksi, sillä ne lukitsivat suurimman osan kaloreistaan rasvakudokseen sen sijaan, että ne olisivat lähettäneet niitä muihin kudoksiin poltettavaksi energiana. Nämä havainnot julkaistiin vuonna 2015 Journal of Clinical Investigation -lehdessä.
”Ongelmana oli, ettemme vielä tienneet, miten tämä geeni toimii”, Bennett sanoi. ”Alalla on yleinen uskomus, että suuri osa lihavuudesta voidaan jäljittää ruokahaluun ja aivoissa sijaitseviin ruokahalun säätelykeskuksiin. Mutta entä jos kaikki ei olekaan päässämme?”
Tätäkin kysymystä tutkiakseen Lorenzo, joka on nykyään solubiologian ja fysiologian apulaisprofessori Pohjois-Carolinan yliopistossa Chapel Hillissä, sai tutkimusryhmänsä tyrmäämään ankyrin-B-geenin kokonaan hiirten rasvakudoksesta.
He toistivat monia samoja kokeita, jotka oli tehty aiemmilla hiirimalleilla, jotka kantoivat koko kehossaan ankyrin-B:n mutanttiversioita. Kuten aiemminkin, knock-out-hiiret lihoivat, ja niiden energiaa varastoivien valkoisten rasvasolujen koko kaksinkertaistui – huolimatta siitä, että ne söivät ja harrastivat liikuntaa saman verran kuin normaalit hiiret. Lisäksi painonnousu lisääntyi, kun hiiret ikääntyivät tai kun niille syötettiin runsasrasvaista ruokavaliota.
”Saimme nopeasti selville, että rasvasolujen lisääntynyt lipidien kertyminen rasvasoluihin ”valui” myös maksaan ja lihaksiin”, Lorenzo sanoo. ”Rasvan epänormaali kertyminen näihin kudoksiin johti tulehdukseen ja insuliinivasteen häiriintymiseen, mikä on tyypin II diabeteksen tunnusmerkki. Samanlainen tapahtumakaskadi tapahtuu usein ihmisillä, ja siksi liikalihavuus voi olla niin haitallista terveydellemme”, Lorenzo sanoi.
Valmistettuaan useita biokemiallisia kokeita Lorenzo osoitti, että ankyrin-B:n eliminointi tai mutaatio muutti Glut4:n dynamiikkaa, proteiinin, joka sallii glukoosin pääsyn rasvasoluihin. Tämän seurauksena tulvaportit avautuivat tehokkaasti, jolloin glukoosi pääsi virtaamaan soluihin normaalia nopeammin.
Lorenzo pohti, pitikö sama mekanismi paikkansa myös muiden tunnettujen ihmisen ankyrin-B:n mutaatioiden kohdalla. Ankyrin-B:n mutaatioita kantaa 1,3 prosenttia valkoihoisista ja 8,4 prosenttia afroamerikkalaisista, mikä vastaa miljoonia ihmisiä pelkästään Yhdysvalloissa. Lorenzo viljeli näitä variantteja kantavia rasvasoluja ja havaitsi, että myös ne imivät glukoosia nopeammin. Sairaus näyttää olevan peräisin rasvakudoksesta, vaikka sillä on todennäköisesti vaikutuksia muuallakin elimistössä.
”Havaitsimme, että hiiret voivat tulla lihaviksi ilman, että ne syövät enemmän, ja että taustalla on solumekanismi, joka selittää painonnousun”, Bennett sanoi. ”Tämän geenin avulla voisimme tunnistaa riskihenkilöt, joiden tulisi tarkkailla, millaisia kaloreita he syövät, ja harrastaa enemmän liikuntaa pitääkseen ruumiinpainonsa kurissa.”
Mutta ensin Bennett sanoo, että heidän laboratoriossa tekemänsä havainnot on vahvistettava yleisessä väestössä. Sitä varten tutkijoiden on tunnistettava yksilöt, joilla on ankyrin-B-muunnoksia, ja sen jälkeen arvioitava sukuhistoriaa, pituutta ja painoa sekä tyypillisiä fysiologisia piirteitä ja glukoosiaineenvaihduntaa, jotta voidaan määrittää näiden muunnosten vaikutus ihmisten terveyteen.