Медицинская школа имени Роберта Вуда Джонсона при Университете Ратгерса и сотрудничающие с ней учреждения обнаружили, что переедание приводит к резистентности к инсулину и метаболическим нарушениям за счёт повышенной активности симпатической нервной системы (СНС). Исследование показывает, что снижение активности СНС может предотвратить резистентность к инсулину, вызванную диетой с высоким содержанием жиров, что предполагает новое понимание того, как ожирение вызывает резистентность к инсулину.
Ожирение вызывает диабет 2 типа и метаболические заболевания, в первую очередь, вызывая резистентность к инсулину. Нарушенная клеточная сигнализация инсулина является наиболее понятным механизмом, но она не всегда сопровождает нарушенное действие инсулина, что указывает на то, что должны быть задействованы другие факторы.
Роль СНС в ожирении сложна и несколько противоречива. Предыдущие исследования сообщали как об увеличении, так и об уменьшении активности СНС у людей с ожирением.
Известно, что избыточное питание быстро повышает уровень норадреналина (NE) в плазме, что указывает на чрезмерную активацию SNS. Методы, которые напрямую измеряют активность SNS, такие как регистрация нервов и оборот NE, часто сообщают о повышенной активности SNS при ожирении.
Напротив, исследования, посвященные адренергическим сигнальным путям, иногда сообщают о снижении реакции катехоламинов, что интерпретируется как снижение активности СНС.
Это несоответствие можно объяснить развитием резистентности к катехоламинам из-за хронической симпатической гиперактивации, что приводит к снижению физиологических реакций, несмотря на повышенный уровень норадреналина.
В исследовании под названием «Переедание вызывает резистентность к инсулину и нарушение обмена веществ за счёт повышенной активности симпатической нервной системы», опубликованном в журнале Cell Metabolism , исследователи изучили противоречивые сообщения об активности СНС при ожирении.
Исследователи использовали модель мыши с индуцируемой и периферически ограниченной делецией гена тирозингидроксилазы (мыши THΔper). Тирозингидроксилаза является необходимым ферментом в синтезе катехоламинов, включая NE. Благодаря избирательному удалению его в периферических тканях при сохранении уровней катехоламинов в центральной нервной системе, модель позволила изучить изолированную периферическую активность СНС, не влияя на центральные функции NE.
Мыши THΔper и однопометники дикого типа получали либо обычную диету, либо диету с высоким содержанием жиров (HFD) в течение различных периодов времени, чтобы имитировать краткосрочное и долгосрочное переедание.
Кратковременное переедание
У мышей дикого типа, получавших высококалорийную пищу в течение 3–10 дней, наблюдалось увеличение жировых отложений, ухудшение толерантности к глюкозе и чувствительности к инсулину по сравнению с мышами, получавшими обычную пищу.
Несмотря на повышенный уровень инсулина, у этих мышей наблюдался более высокий уровень глюкозы в крови натощак и после еды . Клеточная инсулиновая сигнализация оставалась нетронутой у мышей, получавших высококалорийную пищу, что позволяет предположить, что резистентность к инсулину возникла, несмотря на нормальные пути инсулиновой сигнализации.
У мышей дикого типа, получавших HFD, наблюдался повышенный уровень NE в плазме, что указывает на повышенную активность SNS. Наблюдалась нарушенная способность инсулина подавлять активацию гормоночувствительной липазы в белой жировой ткани, что приводило к повышенному липолизу и более высокому уровню глицерина в плазме.
Мыши THΔper, получавшие HFD до 14 дней, были защищены от непереносимости глюкозы и резистентности к инсулину, наблюдаемых у мышей дикого типа. Они поддерживали нормальный уровень глюкозы натощак и показали улучшение в тестах на толерантность к глюкозе .
Пути передачи сигнала инсулина оставались сопоставимыми между мышами THΔper и дикого типа. Улучшение чувствительности к инсулину у мышей THΔper не зависело от каких-либо изменений в клеточном сигнале инсулина.
У мышей THΔper наблюдалось более чем 90% снижение уровней NE в периферических тканях без существенных изменений в уровнях NE в мозге. У них наблюдалось снижение уровня глицерина в плазме и улучшение инсулин-опосредованного подавления фосфорилирования гормоночувствительной липазы в белых жировых тканях, что указывает на лучшую регуляцию липолиза.
Подкожное введение NE в течение 14 дней мышам дикого типа, получавшим обычную пищу, увеличило уровень NE в плазме и ухудшило действие инсулина, не влияя на массу тела.
Длительное переедание
У мышей дикого типа, получавших HFD в течение 12 недель, наблюдалась резистентность к катехоламинам. Нервные записи подтвердили, что активность СНС была повышена после 16 недель кормления HFD у мышей дикого типа. После 10–12 недель кормления HFD у этих мышей наблюдалась непереносимость глюкозы и повышенные уровни NE, адреналина и глюкагона, что указывает на повышенную активацию механизмов, противодействующих действию инсулина.
Дисфункция жировой ткани, вызванная HFD, у мышей дикого типа характеризовалась снижением экспрессии липогенных ферментов в белой жировой ткани, увеличением размеров адипоцитов и повышением маркеров воспаления, фиброза и старения.
Мыши THΔper были защищены от развития резистентности к катехоламинам. У этих мышей были значительно более низкие уровни NE в плазме после кормления HFD, что указывает на сниженную активность периферической SNS. Эти мыши продолжали быть защищенными от непереносимости глюкозы, несмотря на схожий набор веса и ожирение по сравнению с мышами дикого типа. У мышей THΔper были значительно более низкие уровни NE, адреналина и глюкагона в плазме после кормления HFD, что указывает на сниженную активацию этих контррегуляторных гормонов.
Мыши THΔper были защищены от дисфункции жировой ткани, вызванной HFD. Они поддерживали более высокую экспрессию липогенных ферментов в белой жировой ткани, имели меньшие размеры адипоцитов и демонстрировали сниженные маркеры воспаления, фиброза и старения.
Исследователи предполагают, что их исследование является сдвигом парадигмы в понимании резистентности к инсулину, вызванной ожирением. Сверхактивация СНС, а не нарушение клеточной инсулиновой сигнализации, была основным фактором, побудившим мышей получить или избежать резистентности к инсулину.
Последствия для профилактики и лечения диабета 2 типа могут быть далеко идущими. Как и в случае с любым хорошим исследованием, которое сообщает нам что-то, чего мы не знали раньше, необходимы дополнительные исследования, чтобы увидеть, сколько нового мы можем из этого узнать.
Контакты, администрация и авторы
