Жировые клетки посылают в сердце сигналы митохондриального бедствия
Если жировые клетки подвергаются метаболическому стрессу и становятся дисфункциональными, они начинают выбрасывать куски митохондрий, которые служат предупреждающими сигналами для сердца о потенциальной катастрофе, предполагают авторы статьи, опубликованной в журнале Cell Metabolism Today 20 августа. Митохондриальные сигналы вызывают всплеск активных форм кислорода (АФК) в клетках сердца, которые, по-видимому, запускают и защищают орган от будущих повреждений.
В биологическом контексте АФК являются побочными продуктами нормального метаболизма кислорода. Они играют роль в передаче сигналов и гомеостазе клеток, являются неотъемлемой частью клеточного функционирования и присутствуют на низких и стационарных уровнях в нормальных клетках.
В овощах АФК участвуют в метаболических процессах, связанных с фотозащитой и устойчивостью к различным типам стресса.
Однако АФК могут вызвать необратимое повреждение ДНК, поскольку они окисляют и модифицируют некоторые клеточные компоненты и мешают им выполнять свои первоначальные функции. Это говорит о том, что АФК играет двойную роль; будут ли они действовать как вредные, защитные или сигнальные факторы, зависит от баланса между производством АФК и их удалением в нужное время и в нужном месте. Другими словами, кислородное отравление может возникать как из-за неконтролируемого производства, так и из-за неэффективного удаления АФК антиоксидантной системой. Во время стресса окружающей среды(например, ультрафиолетового излучения или теплового воздействия) уровни АФК могут резко возрасти. Это может привести к значительному повреждению клеточных структур. В совокупности это называется окислительным стрессом.
На производство АФК сильно влияет реакция растений на стрессовые факторы, такие, как засуха, засоление, охлаждение, защита от патогенов, дефицит питательных веществ, токсичность металлов и УФ-В-излучение.
АФК также генерируются экзогенными источниками, такими как ионизирующее излучение, вызывая необратимые эффекты в развитии тканей как у животных, так и у растений.
Жир не только помогает изолировать и защищать органы тела, но и запасает энергию и витамины, а также регулирует аппетит, обмен веществ и иммунитет. Некоторые регуляторные эффекты жира достигаются путем секреции гормонов, таких как лептин и адипонектин. Но жир также сообщается с органами через внеклеточные везикулы, небольшие липидно-связанные частицы, высвобождающиеся из клеток.
"Фактически, из внеклеточных везикул, обнаруженных в крови, около половины происходят из жировой ткани", - говорит клеточный биолог Филипп Шерер из Юго-Западного медицинского центра Техасского университета, который руководил новым исследованием.
Поэтому он и его коллеги считали внеклеточные везикулы главными подозреваемыми в необъяснимом влиянии жира на сердце, о котором они ранее сообщали: когда они напрягали жировую ткань мыши путем создания в жировых клетках сверхактивного митохондриального ферритина и кормили животных диетой с высоким содержанием жиров, уровень окислительного стресса в сердце, где митохондрии функционировали нормально, также повысился.
Разумеется, в новом исследовании команда обнаружила, что такое воздействие на жировую ткань мыши заставляет жировые клетки выделять огромное количество внеклеточных пузырьков, которые перемещаются к сердцу. Кроме того, когда эти везикулы, полученные из адипоцитов, добавляют к культурам кардиомиоцитов или вводят мышам, они могут проникать в клетки сердца и усиливать АФК – индуцированное повреждение, как форму окислительного стресса.
Исследования содержимого внеклеточных везикул показали, что «в них было поразительное количество митохондриальных белков», - вспоминает Шерер. Дальнейший анализ показал, что хотя везикулы, вероятно, содержали только фрагменты митохондрий, эти частицы были способны генерировать АТФ, как их полноразмерные внутриклеточные аналоги.
Команда также проанализировала образцы плазмы добровольцев. Они обнаружили, что в плазме тучных, метаболически нездоровых людей большая часть внеклеточных везикул содержала митохондриальную ДНК, чем везикулы из плазмы худых людей, предполагая, что митохондриальные фрагменты могут действовать как сигналы и у людей.
Открытие того, что везикулы вызывают окислительный стресс в сердце, оказалось не лучшей новостью. Но, к своему удивлению, Шерер и его коллеги обнаружили, что небольшая доза пузырьков, повышающих АФК, оказывает кардиозащитный эффект. Когда исследователи вводили везикулы или контрольный физиологический раствор мышам, а затем через два часа вызывали сердечные приступы у животных, те, кто получил везикулы, чувствовали себя лучше, чем контрольная группа - у них были меньшие сердечные повреждения и лучшее сохранение сердечной функции.
"Это случай предварительной подготовки сердца", - объясняет Шерер. "Если вы добавите немного реактивного кислорода в сердце через эти митохондрии, сердце начнет создавать антиоксидантную реакцию, что оказывается жизненно важным для защиты от потенциально смертельного сердечного приступа".
"Конечно, это не означает, что ожирение лучше для сердца, чем худоба", - сразу отмечает Шерер. "Ожирение - главный фактор риска сердечно-сосудистых заболеваний. Однако результаты показывают, что у людей с ожирением сигналы от жировых отложений могут помочь подготовить сердце к возможным проблемам", - говорит он.
Хотя остаются вопросы о том, как клетки регулируют производство везикул и как эти сообщения оказывают свое влияние, поиск ответов обязательно будет интригующим. "В конце концов, - говорит Шерер, жировая клетка полна сюрпризов".
Станьте первым!