Мал. 1. Розподіл бурого жиру у новонароджених. Зображення з сайту www.thehealthblog.net
Міжнародна команда вчених з США, Данії та Італії встановила, що при фізичному навантаженні скелетні м'язи виділяють раніше невідомий гормон, названий ірізіном. Ірізін діє на клітини білої жирової тканини, в яких у ссавців запасається жир. Вплив гормону перетворює їх в клітини бурої жирової тканини, що відповідають за виробництво тепла. При введенні в кров ірізін підвищував витрата енергії у мишей навіть без зміни їх рухливості і дієти. Це викликало зниження маси тіла і вмісту цукру в крові у мишей, які страждають ожирінням. Можливо, ірізін знайде застосування як ліки для людей, які страждають ожирінням і діабетом.
Початково було встановлено, що разом з іншим білком він підсилює виробництво білка термогеніна, або UCP 1. в бурої жирової тканини ( «буром жирі»). Бурий колір їй додає велику кількість мітохондрій. Ця чудова тканина не запасає енергію, а витрачає її. Відбувається це тому, що при окисленні органіки мітохондрії цієї тканини не синтезують АТФ. а переводять всю енергію в тепло. За це якраз і відповідає термогенін - він утворює у внутрішній мембрані мітохондрій пори, пропускають протони, що перешкоджає синтезу АТФ.
Бурий жир добре розвинений у новонароджених (рис. 1): відносна поверхню тіла у них велика, тремтіти вони вміють погано, а бурий жир допомагає їм грітися. У дорослих людей майже весь бурий жир замінюється звичайним, білим жиром (лише невеликі ділянки бурого жиру зберігаються в верхній частині грудей і на шиї).
Однак в підшкірному білому жирі теж можуть розвиватися клітини бурого жиру (рис. 2). За своєю будовою і роботі вони не відрізняються від «справжніх» бурих жирових клітин. Крім того, зрілі клітини білої жирової тканини ( «білі» адипоцити) можуть перетворюватися в клітки бурого жиру ( «бурі» адипоцити).
У той же час, було відомо, що, коли при фізичному навантаженні в м'язах зростає кількість білка PGC1, це сприятливо впливає не тільки на самі м'язи, але і на весь організм. У трансгенних мишей з підвищеним рівнем PGC1 під старість не розвивається ожиріння і діабет, і живуть вони довше звичайних.
Міжнародна група вчених з шести наукових установ США, Данії та Італії вирішила з'ясувати, як підвищення кількості PGC1 в м'язах впливає на інші тканини. В результаті вдалося відкрити важливий механізм, який може допомогти боротися з ожирінням.
Потім за допомогою складної методики дослідники відібрали п'ять секретується клітинами білків «кандидатів», чий синтез в м'язах посилюється під дією PGC1. Виявилося, що кількість всіх цих білків в м'язах збільшується при фізичному навантаженні і у миші, і у людини. Вчені перевірили їх вплив на адипоцити. Виявилося, що один з цих білків - FNDC5 - підвищував рівень мРНК термогеніна в 77-500 разів вже при концентрації 20 нМ; при більшій концентрації ефект ще посилювався. При цьому збільшилася і кількість інших білків, характерних для «бурих» адипоцитів. Кількість білків, які характеризують «білі» адипоцити, навпаки, знизилося. Значить, дія FNDC5 було специфічним. Змінилася і морфологія адипоцитів - вони стали більше схожі на бурі. А головне, вони стали споживати вдвічі більше кисню і майже перестали синтезувати АТФ, тобто стали витрачати більше енергії.
Було відомо, що у FNDC5 є гідрофобну ділянку, а значить, цей білок, швидше за все, вбудовується в мембрану клітин. Виникла гіпотеза, що потім його зовнішню частину відрізає фермент, і вона-то і потрапляє в зовнішнє середовище. Схожим способом вивільняються з клітин, наприклад, епідермальний фактор росту і інші сигнальні речовини.
І дійсно - мічену внутрішню частину білка виявити в зовнішньому середовищі не вдалося. А ось за допомогою антитіл до FNDC5 його легко було виявити в середовищі, де культивували м'язові клітини. Молекулярна маса у секретувати білка при цьому виявилася більшою, ніж у внутрішньоклітинного. Пояснити це вдалося, показавши, що білок глікозіліруется - до нього приєднуються додаткові вуглеводні ланцюги. Вчені розшифрували амінокислотну послідовність білка. Виявилося, що секретується поліпептид містить 112 амінокислот. Саме він і отримав назву «ірізін» - на честь богині Іриди, вісниці богів.
Потім вчені довели, що ірізін міститься в плазмі крові мишей і людей. При фізичних вправах через кілька тижнів його рівень підвищується в 1,5-2 рази. Терапевтичний ефект ірізіна перевіряли на мишах, вводячи ген FNDC5 за допомогою аденовірусного вектора, так що цей ген потрапляв в клітини печінки. В результаті печінка мишей починала в великих кількостях виробляти ірізін, і його рівень в крові підвищувався в 3-4 рази. Побічних реакцій при цьому не виникало. Через 10 днів рівень мРНК термогеніна в підшкірному білому жирі збільшився в 13 разів, і там з'явилися типові бурі адипоцити.
Вчені виявили ще одну чудову властивість ірізіна. Його амінокислотна послідовність надзвичайно консервативна (у миші і людини вона взагалі збігається на 100%). Це означає, що даний білок відіграє дуже важливу роль для всіх ссавців. При цьому на перший погляд його дію нез'ясовно. Адже при фізичному навантаженні, коли витрати енергії зростають, її треба економити. А ірізін ще сильніше їх збільшує! Можливе пояснення, запропоноване в роботі, - то, що ірізін грає певну роль в терморегуляції. Якщо він виділяється при м'язової тремтіння, то продукція тепла буде рости швидше. Так що, можливо, він допомагає не замерзнути. У зв'язку з цим цікаво було б порівняти секрецію ірізіна у ссавців з різних природних зон.