Біологічний зв’язок між стресом та ожирінням

Размещено на http://www.allbest.ru/

Біологічний зв'язок між стресом та ожирінням

Малишевська Ганна Ігорівна, канд. хім. наук, старший викладач закладу вищої освіти кафедри; Постернак Наталія Олександрівна канд. пед. наук, доцент, асистент кафедри; Токменко Інна Ігорівна, канд. хім. наук, доцент, доцент закладу вищої освіти кафедри медичної біохімії та молекулярної біології, Національний медичний університет імені О.О. Богомольця

Анотація

На сучасному етапі ми живемо в умовах війни і постійне нервове напруження дається взнаки. Стресори, активують відповідь нервової системи на стрес, блокують когнітивні функції та відчуття в бік зміщення уваги організму на безпеку. Такі обставини змушують людину реагувати на стрес сформованими звичками. По-перше, стрес перешкоджає когнітивним процесам. По-друге, стрес може впливати на харчування (переїдання та вживання продуктів з високим вмістом калорій, жирів, або цукру). По-третє, стрес викликає фізіологічні зміни в гіпоталамо-гіпофізарно-надниркових залозах. Оскільки стрес індукує секрецію гормонів, що підвищують мотивацію до споживання їжі, і як наслідок - призводять до ожиріння. У відповідь на стрес наднирники виділяють гормон адреналін, який послаблює ефект голоду, але при цьому використовує запаси глюкози організму. Секреція кортизолу стимулює апетит і збільшує споживання їжі. Сучасні дослідження довели, що OGT регулює вагу тіла, за рахунок впливу на ліпідний метаболізм.

Ключові слова: OGT, тривалий стрес, хронічний стрес, відчуття ситості, ожиріння, кортизол, інсулін.

Стрес та ожиріння - це дві найбільш поширені проблеми, які виникають в сучасному суспільстві. Чи пов'язані між собою сьогодні та як? Аналіз наукових джерел засвідчив, що в стані стресу людина не відчуває міри в кількості їжі, не зникає відчуття ситості, і настає стан гіперфагії при якому збільшується об'єм їжі. Стан стресу блокує всі відчуття, мозок акцентує увагу на безпеці, всі інші потреби організму набувають другорядного значення.

Вивчення наукових джерел дозволяє констатувати, що у відповідь на стрес наднирники виділяють гормон адреналін, який послаблює ефект голоду, але при цьому використовує запаси глюкози організму. Саме адреналін зумовлює реакцію організму на стрес "бий або біжи", "біжи або завмри" [1].

Але одночасно з цим, під час того, коли людина знаходиться під дією стресора, у системі гіпоталамус-гіпофіз-наднирники (ГГН) виникає фізіологічний каскад стрес-реакцій. А саме, кортикотропін-рилізинг-гормон (КРГ) надходить від гіпоталамуса до гіпофіза, який посилає сигнал до надниркових залоз через адренокортикотропний гормон. В результаті чого надниркові залози виробляють кортизол [2]. Секреція кортизолу стимулює апетит і збільшує споживання їжі.

Стрес минає, нормалізується рівень кортизолу і людина повертається до звичного режиму харчування. Проте, при тривалому стресі рівень кортизолу тримається досить довго, і почуття голоду не зникає. В стресовому стані людина вживає висококалорійну та солодку їжу, яка крім того, що задовольняє потребу глюкозі, ще може призвести до ожиріння. Отже, в результаті тривалого, тобто хронічного стресу, може виникнути ожиріння.

Відомо, що кортизол знижує чутливість мозку до лептину, гормону жирової тканини, що забезпечує регуляцію енергетичних, нейроендокринних та метаболічних процесів організму. Тому при зниженні чутливості мозку до лептину у людини зникає здатність відчувати ситість від їжі. Проте, сучасні дослідження показали, що не тільки чутливість мозку до лептину, але і фермент а/р-гідролаза-домен-6, який виявили у гіпоталамусі мишей, частково відповідає за це відчуття.

Відомо, що подразнення вентромедіальних ядер гіпоталамуса спричиняє відмову від їжі. Попередньо було показано, що нейрони вентромедіального гіпоталамуса (ВГ) координують роботу з периферичними тканинами для регулювання енергетичного балансу всього тіла. Але остаточно цей механізм не досліджено.

Вивчення та аналіз робіт дослідників Уельського університету [3] дозволяє стверджувати, що у своїх дослідженнях вони сфокусували увагу на вивченні саме O-зв'язаної-bDN-ацетилглюкозамінтрансферазі (OGT). Відомо, що порушення гомеостазу OGT призводить до патогенезу різних захворювань. Також за попередніми даними відомо, що трансфераза (OGT) реагує на харчові та гормональні сигнали в певній ділянці мозку та регулює різні шляхи метаболізму. Дослідниками [3] було показано, що OGT є залежним від кількості поживних речовин, які надходять в організм. Крім того, було показано, що OGT є чутливим до різних форм клітинного стресу, наприклад, тепловий шок, гіпоксія тощо. Варто зазначити, що пошук робіт, які б дали відповідь на питання щодо механізмів даних процесів не дав результатів.

Однією із спроб більш детального вивчення цієї проблематики стало дослідження вчених Уельського університету [4], які виявили в головному мозку досліджуваних тварин (щурів), специфічний ензим - OGT, і довели його здатність контролювати вагу тіла.

З метою визначення ролі OGT у роботі мозку, вчені видалили ген, який відповідає за експресію цього ензиму у піддослідних тварин. Результати досліджень показали збільшення ваги тварин у два рази за 3 тижні. Збільшення маси відбулося внаслідок накопичення жирової тканини. Гризуни харчувалися в середньому 18 разів на добу. Коли раціон мишей скоротили, їх вага нормалізувалася. Без ензиму OGT гризуни не відчували ситості. Вчені перевірили електричну активність нервових клітин без ензиму OGT. Виявилось, що синапси посилали гризунам у три рази менше сигналів, ніж тим, у яких експресувався OGT.

OGT виявляються в різних ділянках головного мозку. Імунофлуоресцентне забарвлення доводить, що нейрони ВГ (які викликають агресію) мають відносно високі рівні експресії OGT у піддослідних тварин, які не були обмежені в їжі. Щоб зрозуміти, як OGT реагують на харчові сигнали, упродовж доби піддослідних тварин не годували, це значно підвищило експресію OGT у вентромедіальному гіпоталамусі. Це стало доказом, що експресія OGT у вентромедіальному гіпоталамусі коливається залежно від кількості поживних речовин та енергії. Цей висновок було покладено в основу доказу, що OGT у вентромедіальному гіпоталамусі є індикатором стресу та здійснює регуляцію гомеостазу організму.

У наступному дослідженні цієї ж групи вчених було застосовано стероїдогенний фактор 1 (SF1), що є маркером для нейронів ВГ у ЦНС, за рахунок його специфічної та інтенсивної експресії в певній ділянці мозку. У дослідженні вивчались дві групи тварин. Перша група - в яку ввели максимальну концентрацію OGT, та друга група - контрольні однопомітні гризуни, які були виведені шляхом схрещування gt-floxed гризунів з гризунами Sf1-Cre. Гризуни першої групи показали зниження експресії OGT у ВГ, що підтверджує ефективність делеції, це доводить, що видалення OGT у нейронах не відбувається.

Паралельно, в даному дослідженні, було показано, що у гризунів першої групи виявилася збільшена жирова тканина: бура жирова тканина, підшкірна біла жирова тканина, перигонадальна біла жирова тканина і зачеревинна біла жирова тканина. У цієї ж групи тварин зафіксовано резистентність до інсуліну. В результаті проведеного дослідниками експерименту виявили, що ВГ ініціює контррегуляторну відповідь на гіпоглікемію, а також експресію OGT у ВГ, яка збільшується після голодування. Тому, за результатами досліджень можна зробити висновок, що втрата OGT в SF1 нейронів призводить до ожиріння.

Аналіз та вивчення досліджень дає підстави до висновку, що видалення OGT призводить до зниження ліполітичної активності білого жиру. Незважаючи на те, що гризуни першої та другої групи, під час експерименту демонстрували нормальний рівень норадреналіну в сироватці крові при годуванні "ad libitum", рівень норадреналіну в гризунів першої групи був значно нижчим, порівняно з однопомітними гризунами другої групи після 15 годин голодування. Це свідчить про те, що у гризунів першої групи була знижена активність симпатичної нервової системи. Було встановлено, що симпатичні нерви за умови перебудови симпатичної іннервації органів виявляють нейропластичність.

З метою встановлення впливу втрати OGT у нейронах SF1 на симпатику іннервації жирових тканин, дослідниками були зібрані жирові тканини та пофарбовані тирозингідроксилазою та ендомуцином. Після цього тканинний просвіт, будова, щільність симпатичних нервових волокон та кровоносних судин добре візуалізувалися. У гризунів першої групи була зафіксована розсіяна симпатична іннервація і зниження щільності симпатичного нерва OGT у нейронах ВГ. Саме вона необхідна для підтримки симпатичної активності та симпатичної іннервації білого жиру у тканинах, що лежить в основі зниженої ліполітичної активності в білій жирової тканині мишей першої групи.

Висновки

Підтримка енергетичного балансу має важливе значення для життя та здоров'я організму. Мозок регулює споживання їжі, реагуючи на фактори харчування та сигнали від периферичних органів. Поки залишається загадкою, як мозок інтерпретує ці сигнали. Але сучасні дослідження довели, що OGT регулює вагу тіла, за рахунок впливу на ліпідний метаболізм. Тому можна зробити припущення, що OGT може бути досліджений як фактор патогенезу та лікування ускладнень, пов'язаних з ожирінням від стресу.

1. A. Janet Tomiyama (2019) Stress and Obesity. Annual Review of Psychology, (70), 703 - 718.

2. Ariana M. Chao, Ania M. Jastreboff, Marney A. White, Carlos M. Grilo and Rajita Sinha (2017) Stress, Cortisol, and Other Appetite-Related Hormones: Prospective Prediction of 6-Month Changes in Food Cravings and Weight. Obesity biology and integrated physiology, (25), 713 - 720.

3. Xiaoyong Yang and Kevin Qian (2017) Protein O-GlcNAcylation: emerging mechanisms and functions. Nature Reviews Molecular Cell Biology, (18), 452-465.

4. Qi Wang, Bichen Zhang, Bernardo Stutz, Zhong-Wu Liu, Tamas L. Horvath, Xiaoyong Yang (2022) Ventromedial hypothalamic OGT drives adipose tissue lipolysis and curbs obesity. Science Advances, (8), 1 - 12.

Размещено на Allbest.ru