За ефектите на затлъстяването на черния дроб на биохимично ниво

В резултат на висококалорична и богата на мазнини диета мастните капчици се съхраняват в черния дроб. Те също променят активността на множество протеини в клетката, съобщават изследователите на Макс Планк.

Постоянно увеличеният прием на калории води до съхранение на мастни капчици в черния дроб. Този т. Нар. Мастен черен дроб може трайно да увреди органа. Сега изследователи от Института по биохимия на Макс Планк (MPIB) в Мартинсрид близо до Мюнхен са изследвали ефектите на болестта върху чернодробните протеини. Те демонстрираха, че локализацията и активността на множество протеини в клетката се променят в мастния черен дроб. Проучването (вж Развиваща клетка, публикувана онлайн на 22 октомври 2018 г.) показва ефекта от съхранението на мазнини върху основните клетъчни биологични процеси в черния дроб.

Диетата с високо съдържание на калории и мазнини в много региони на света, включително Европа и Северна Америка, може да доведе до различни здравословни проблеми. Сърдечно-съдовата система е силно обременена от често възникващото наднормено тегло, но черният дроб също може да бъде увреден в резултат на тази диета. Смята се, че около 30% от населението има това, което е известно като мастен черен дроб. Това се отнася до първоначално обратимото съхранение на мастните капчици в чернодробните клетки. В дългосрочен план съхранението на мазнини може да доведе до възпаление и необратимо увреждане на черния дроб. Ефектите на мастните капчици върху биологията на чернодробните клетки сега са разгледани по-подробно от изследователи в отдел „Протеомика и трансдукция на сигнала“, ръководен от Матиас Ман в MPIB в Мартинсрид. Изследването е проведено в сътрудничество с групата на Ралф Юнгман в MPIB и с учени от Центъра Хелмхолц в Мюнхен и Университета на Харвард, САЩ.

Черният дроб е един от най-универсалните човешки органи. В допълнение към детоксикацията на кръвта, той играе централна роля в метаболизма на захарите, протеините и мазнините. Хранителните компоненти могат временно да се съхраняват в чернодробните клетки. Чернодробните клетки, както повечето други клетки на силно развити живи същества, имат различни органели. Това са функционално и структурно разграничени зони в клетките. Изследователите използват съвременни методи за масова спектрометрия, за да определят цялостта на протеините, протеома и клетъчните органели. Мас спектрометрията е вид молекулен баланс, използван за идентифициране на протеини.

Изследователите изследвали протеиновия състав на органелите от чернодробни проби от нормални и висококалорични мишки. Както при хората, увеличеният прием на калории при мишки води до затлъстяване на чернодробната тъкан. „С 20 процента от протеините успяхме да покажем, че мастният черен дроб ги е причинил да се появят в други органели, отколкото в здрави органи. Мастните капчици в клетките свързват стотици различни протеини на повърхността си. Това ги премахва от други процеси и органели “, обяснява Натали Крамер, постдокторант в MPIB и първи автор на изследването. Тя добавя: „Полученото разстройство показва, че е важно не само дали и в какво количество протеините се срещат в клетките, но и къде.“ Изследователите са открили и протеини върху мастните капчици, чиято функция все още е напълно неизвестна.

Протеините на апарата на Голджи бяха особено силно засегнати от промените в местоположението. Апаратът на Голджи е клетъчна органела, която е отговорна за образуването на транспортни везикули в клетката. „Успяхме да наблюдаваме един порочен кръг: големият брой мастни капчици променя структурата на апарата на Голджи и намалява активността в чернодробните клетки. Тъй като апаратът на Голджи е необходим за отделянето на мазнини от клетката, която противодейства на мастната дегенерация на клетките, следователно процесът протича по-бързо. Следователно възстановяването на структурата на Голджи може да бъде терапевтична цел, за да се забави затлъстяването на черния дроб ”, казва Крамер.

Освен това изследователите изследват появата на молекулярни протеинови превключватели, така наречените фосфорилирания, използвайки метода, разработен в MPIB EasyPhos. Активността на протеините може да се промени чрез фосфорилиране. Много от протеините, чието местоположение в черния дроб е променено, също са имали промени във фосфорилирането. „Въпреки това не можем да заключим от резултатите дали това е резултатът или причината за променената локализация“, обяснява Крамер.

Директорът на MPIB Матиас Ман обобщава текущите резултати от изследването: „В момента, освен диетични промени, няма възможности за терапия на мастен черен дроб. Клетъчните биологични ефекти все още до голяма степен не са били разбрани. Надяваме се, че нашите резултати ще помогнат за идентифициране на терапевтични цели, с които прогресията на мастната чернодробна болест може да бъде спряна. “Има достатъчно точки за контакт за по-нататъшни изследвания с влиянието на апарата на Голджи, неизвестните протеини в мастните натрупвания и промененото фосфорилиране. [CW]

Източник: Институт по биохимия Макс Планк