Позбавлення лейцину зменшує жирову масу за рахунок стимуляції ліполізу в білій жировій тканині та
Y.C. та Q.M. внесли однаковий внесок у це дослідження.
Анотація
МЕТА Біла жирова тканина (WAT) та коричнева жирова тканина (BAT) відіграють певні ролі в адаптації до змін доступності поживних речовин, при цьому WAT служить запасом енергії, а BAT регулює термогенез. Раніше ми показали, що миші, які дотримуються дієти з дефіцитом лейцину, несподівано зазнали різкого зменшення жирової маси в животі. Однак клітинні механізми, відповідальні за цю втрату, незрозумілі. Мета поточного дослідження - дослідити можливі механізми.
ДИЗАЙН ДИЗАЙН І МЕТОДИ Самців мишей C57BL/6J годували протягом 7 днів або контрольною, або дефіцитною лейцином, або дієтами, що харчувалися в парі. Зміни метаболічних параметрів та експресії генів та білків, пов’язаних з метаболізмом ліпідів, аналізувались у WAT та BAT.
РЕЗУЛЬТАТИ Ми виявили, що дефіцит лейцину протягом 7 днів збільшує споживання кисню, що свідчить про збільшення витрат енергії. Ми також спостерігали збільшення ліполізу та експресії генів β-окислення та зменшення експресії ліпогенних генів та активності синтази жирних кислот у ВАТ відповідно до збільшення використання та зменшення синтезу жирних кислот відповідно. Крім того, ми спостерігали, що депривація лейцину збільшує експресію незв'язаного білка (UCP) -1 у НДТ, що свідчить про посилений термогенез.
ВИСНОВКИ Вперше ми показали, що елімінація дієтичного лейцину спричиняє значні метаболічні зміни ВАТ та НДТ. Вплив депривації лейцину на експресію UCP1 є новим і несподіваним спостереженням і свідчить про те, що спостережуване збільшення енергетичних витрат може відображати збільшення термогенезу в НДТ. Подальші дослідження будуть потрібні для визначення відносного внеску регуляції та термогенезу UCP1 у НДТ у стимульовану дефіцитом лейцину втрату жиру.
Ожиріння розвивається через дисбаланс між споживанням калорій та витратою енергії (1). Надлишок калорій зберігається у білій жировій тканині (WAT) у вигляді тригліцеридів (TG), які мобілізуються у відповідь на підвищені потреби в енергії (2). Запропоновано різні стратегії лікування ожиріння шляхом сприяння мобілізації жиру та/або збільшення витрат енергії (3–5).
Останнім часом зростає інтерес до контролю маси тіла за допомогою маніпуляцій з макроелементами (6–8). Недавні дослідження показали, що дієтичні маніпуляції з незамінними амінокислотами, включаючи лейцин, аргінін та глутамін, мають значний вплив на ліпідний обмін та використання глюкози (9–14). Однак більшість цих досліджень зосереджувались на впливах підвищеного рівня незамінних амінокислот у раціоні (4,14–18). Наприклад, Zhang et al. (15) нещодавно продемонстрували, що подвоєне споживання дієтичного лейцину зменшує масу тіла та покращує метаболізм глюкози у мишей, які підтримують дієту з високим вмістом жиру. Однак ефект збільшення лейцину в їжі є суперечливим. Додаткові дослідження показали, що дієтичні добавки лейцину не впливають на ліпідний обмін (16).
Навпаки, наше дослідження було зосереджено на впливі виведення лейцину з раціону на ліпідний обмін. Як ми нещодавно повідомляли, миші, які протягом 7 днів перебували на дієті з дефіцитом лейцину, різко зменшили жирову масу в животі (9). Однак клітинні механізми, відповідальні за цю втрату, незрозумілі. Мета наших сучасних досліджень - з'ясувати молекулярні та клітинні механізми, що лежать в основі швидкої втрати жиру в животі, спричиненої депривацією лейцину.
У нашому поточному дослідженні ми спостерігали збільшення ліполізу та експресії генів β-окислення та зниження експресії ліпогенних генів та активності синтази жирних кислот (FAS) у ВАТ відповідно до збільшення використання та зменшення синтезу жирних кислот відповідно. Крім того, ми вперше спостерігали, що депривація лейцину збільшує експресію роз'єднуючого білка (UCP) -1 у коричневій жировій тканині (BAT), що свідчить про посилений термогенез. Ми припускаємо, що ці зміни в WAT та BAT пояснюють значну втрату жирової маси в животі при депривації лейцином.
ДИЗАЙН ДИЗАЙН І МЕТОДИ
Тварини та дієти.
Непряма калориметрія.
Після 6 днів годування за допомогою контрольної, лейцинодефіцитної або парної дієти, мишей утримували в комплексній лабораторній системі моніторингу тварин (Columbus Instruments, Columbus, OH) протягом 24 годин відповідно до вказівок виробника. Обсяги споживання O2 та вироблення CO2 постійно реєструвались протягом 24 годин.