Se sabe desde hace décadas que las bajas temperaturas pueden provocar que las células adiposas especializadas quemen energía para producir calor, pero en un nuevo estudio, los investigadores de UC San Francisco descubrieron una nueva vía de producción de calor en las células adiposas que funciona al quemar el exceso de sangreglucosa, lo que sugiere un nuevo enfoque potencial para el tratamiento de trastornos metabólicos como la obesidad y la diabetes tipo 2.
Los hallazgos, publicados el 13 de noviembre de 2017, en medicina natural , representan un cambio de paradigma en la comprensión de los científicos sobre cómo los mamíferos convierten sus reservas de grasa en calor, dijo el investigador principal Shingo Kajimura, PhD, profesor asociado de biología de células y tejidos en la Facultad de Odontología de la UCSF y miembro del Centro de Diabetes de la UCSF.
Todos los mamíferos, incluidos los humanos, usan glóbulos blancos de grasa para almacenar energía, pero también pueden tener reservas de grasa marrón, que quema la energía almacenada para producir calor. Los bebés humanos nacen con grasa marrón como defensa natural contra el frío y los animales en hibernación.ya que los osos acumulan grandes reservas de grasa marrón por la misma razón. Sin embargo, los humanos adultos generalmente no tienen mucha grasa marrón.
En 2015, el laboratorio de Kajimura identificó un nuevo tipo de grasa en humanos adultos, la llamada grasa "beige", que existe en bolsas dentro del tejido graso y puede convertir la grasa blanca en grasa marrón en respuesta al frío u otras tensionesEn estudios de seguimiento, el laboratorio demostró que los ratones con más grasa beige estaban protegidos de la diabetes y la obesidad inducida por la dieta: al quemar calorías para generar calor, los animales eran más fácilmente capaces de eliminar el exceso de grasa blanca no saludable.El mecanismo por el cual estas células convierten la energía en calor era una pieza faltante del rompecabezas.
"Ahora hemos encontrado esta nueva vía por la cual las células de grasa beige producen calor", dijo Kajimura. "Estamos muy entusiasmados no solo por la ciencia, sino también por su excelente potencial terapéutico para tratar la obesidad y la diabetes tipo 2."
Más de una forma de hacer calor
Cuando tienes frío, tus músculos inicialmente tiemblan para producir calor, pero con una exposición más prolongada a temperaturas frías, tu cuerpo necesita otras formas de mantenerte caliente.
Durante muchos años, los investigadores interesados en comprender cómo nuestros cuerpos convierten la energía almacenada en calor han estudiado la función de una proteína llamada proteína de desacoplamiento 1 UCP1. Esta proteína está presente solo en las células grasas de color marrón y beige, y funciona al redirigir la energíafluyen en las mitocondrias, las plantas de energía de nuestras células, por lo que producen calor en lugar de energía biológicamente disponible.
En muchos mamíferos, UCP1 es responsable de producir calor en respuesta a las necesidades ambientales sin temblores musculares: su actividad se dispara con temperaturas frías, así como después de la sobrealimentación. Sin embargo, algunas especies, como los cerdos, no tienenproteína UCP1 funcional, pero de alguna manera aún pueden mantenerse calientes en ambientes fríos. Esto llevó al laboratorio de Kajimura a preguntarse si podría haber otro mecanismo involucrado en la capacidad de las grasas beige y marrón para generar calor.
En estudios anteriores, el equipo eliminó la proteína UCP1 de ratones con niveles de grasa beige más altos de lo normal, y descubrió que los animales aún eran resistentes a la diabetes y la obesidad inducida por la dieta, lo que demuestra que los efectos beneficiosos de la grasa beige eran completamente independientes deUCP1.
"Esto fue conceptualmente muy sorprendente para nosotros y para el campo, porque UCP1 ha sido la única proteína termogénica conocida durante más de veinte años", dijo Kajimura.
Ahora, el autor principal del estudio, Kenji Ikeda, MD, PhD, y sus colegas han encontrado un nuevo mecanismo que las células de grasa beige pueden usar para generar calor cuando se exponen a temperaturas frías, lo que implica activar un par de proteínas llamadas SERCA2b y receptor de rianodina 2 RyR2.
Normalmente, estas proteínas son responsables de controlar la disponibilidad de calcio, un ion clave dentro de las células grasas. Cuando los niveles de calcio son demasiado altos, SERCA2b puede usar algo de energía para bombear el calcio extra a los sitios de almacenamiento dentro de la célula. Luego, cuando el calcioen la celda es baja, RyR2 actúa como una válvula para liberar algunas de estas reservas de calcio almacenadas, pero en condiciones de frío, descubrió el equipo de Kajimura, las células pueden activar ambas proteínas a la vez. Como acelerar el motor de un automóvil al pisar el acelerador y frenarAl mismo tiempo, la consecuencia principal es generar mucho calor y quemar mucho combustible, en este caso glucosa.
De hecho, los investigadores descubrieron que este proceso puede quemar tanta glucosa que la disminución de la actividad de SERCA2b en las células grasas de color beige en ratones afecta el uso de glucosa en todo el cuerpo, lo que sugiere posibles aplicaciones para la prevención de la diabetes tipo 2, que se cree que se desencadenaen parte por elevaciones a largo plazo en los niveles de glucosa en sangre.
"Ahora que hemos descubierto que la grasa beige quema glucosa usando SERCA2b, explica muchas cosas", dijo Kajimura. "Es por eso que los ratones se vuelven diabéticos cuando reducimos la grasa beige, pero la interrupción de UCP1 no causa diabetes, y esto espor qué los ratones están protegidos de la diabetes en presencia de más grasa beige "
Un mecanismo conservado evolutivamente
Los experimentos en platos de laboratorio aislados de células de grasa beige y de cerdo humano mostraron que no solo los ratones pueden usar SERCA2b para convertir el exceso de glucosa en calor, encontraron los investigadores, aunque aún no está claro si este mecanismo o el basado en UCB1la termogénesis domina en la grasa humana de color beige.
El descubrimiento de que la grasa beige tiene más de un mecanismo para evitar el frío tiene sentido evolutivo, explicó Kajimura: "La termorregulación es tan importante para la vida que debe haber múltiples mecanismos, como en los cerdos que no tienen un UCP1 funcional"
Curiosamente, dijo Kajimura, hay una enfermedad humana llamada hipertermia maligna, en la cual las mutaciones en el gen del receptor de rianodina 1, la forma del receptor de ryanodina utilizada en los músculos, causan hipertermia en el músculo esquelético, lo que sugiere un mecanismo relacionadoestar involucrado.
Kajimura e Ikeda están entusiasmadas con la posibilidad de usar drogas, o incluso suplementos nutricionales, para activar SERCA2b en grasa beige con la esperanza de mejorar la capacidad del cuerpo para procesar la glucosa en pacientes con diabetes tipo 2 y obesidad, y también para ayudarpacientes con enfermedades como la hipertermia maligna que interrumpen la regulación de la temperatura normal.
Por ejemplo, es bien sabido que comer jengibre calienta nuestros cuerpos, dijo Kajimura, pero el mecanismo es poco conocido. Curiosamente, hay algunas pruebas de que el gingerol, o extracto de jengibre, activa las proteínas SERCA, lo que sugiere interesantes oportunidades futuras para elLos científicos probarán el gingerol como una forma de provocar que la grasa beige queme más calorías.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - San Francisco . Original escrito por Devika G. Bansal. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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