Вплив впливу 2-G на регулювання температури, циркадні ритми та ожиріння в UCP23

Секція нейробіології, фізіології та поведінки, Відділ біологічних наук,

Кафедра педіатрії, і

Програма Роу з генетики, Медичний факультет, Каліфорнійський університет, Девіс, Каліфорнія 95616-8519

Секція нейробіології, фізіології та поведінки, Відділ біологічних наук,

Анотація

Швидкість метаболізму, виміряна споживанням кисню, зростає при хронічній гіпергравітації (22). У 2 Г малі ссавці лінійно збільшують споживання кисню із загальною масою тіла (24, 25). Більше того, у деяких видів виявлено, що потреби у підтримці харчових речовин безпосередньо пов'язані з рівнем прискорення в межах хронічної толерантності до G (30, 31). Відповідне зменшення витрат метаболічної енергії було зафіксовано у резус-мавп, що зазнали впливу мікрогравітаційного космічного середовища (Космос 2044 та 2229) (11, 32). У цих мавп загальний обмін метаболічної енергії, виміряний обертом подвійно міченої води, зменшився на ~ 40% (11, 32). Ці висновки представляють найбільш пряму демонстрацію метаболічних витрат сили тяжіння. На жаль, постійність гравітаційного поля Землі маскує цей важливий взаємозв’язок між метаболічною вартістю життя та гравітаційним середовищем.

Пропорційний розподіл маси тіла між жиром та знежиреними компонентами також вивчався в гіпердинамічних середовищах. Перші кілька днів хронічного центрифугування супроводжуються зменшенням маси тіла (3) та зміною обміну глюкози та жирів (6, 7). Під час впливу гіпердинамічного середовища спостерігалася втрата жиру в організмі мишей (23), щурів (34), кроликів (19) та курей (3). Це зменшення жирової складової маси тіла може бути досить великим; наприклад, кури зменшуються з 30% жиру в організмі при 1 G до 3% при 3 G (3). Зменшення жиру в організмі свідчить про фундаментальний зрушення у використанні субстрату під час впливу гіпердинамічного середовища. Крім того, такий метаболічний зсув може означати змінену функціональну роль адипоцитів і міоцитів у регулюванні посередницького метаболізму та енергетичного гомеостазу протягом 2 G.

Білки, що роз’єднують мітохондрії (UCP), були залучені як потенційні підсилювачі витрат енергії. Фізіологічна роль in vivo UCPs невідома; однак, UCP, імовірно, функціонують як для підвищення термогенезу тканин, так і для регулювання використання ліпідів як паливного субстрату (29). Першим описаним UCP був UCP1, розташований у жировій тканині коричневого кольору. Зовсім недавно UCP2 та UCP3, гомологи коричневого жирового UCP1, були описані в центральних та периферійних тканинах, включаючи гомеостатичні мозкові центри (16, 28), а також скелетних м'язах, білій жировій тканині, печінці, селезінці та серці (2, 8). Як UCP2, так і UCP3 мають властивості відключення in vitro, подібні до UCP1 (2, 8). Створення трансгенної лінії мишей UCP2/3 дає можливість перевірити можливі ролі UCP2 та UCP3 in vivo. Миші в цьому дослідженні були отримані з трансгенної лінії, яка надмірно експресувала UCP2 в селезінці, гіпоталамусі, шлунково-кишковому та білій жировій тканинах та UCP3 в шлунково-м’язовому м’язі. Вважається, що конструкція містить усі промоторні елементи для експресії в нормальних природних тканинах. Крім того, Northern blots підтвердили, що UCP2 та UCP3 утворюються у всіх нормальних тканинах, а не в інших.

Експериментальна парадигма 2-G забезпечує унікальний інструмент для дослідження in vivo фізіологічної ролі UCP2 та UCP3 у терморегуляції та ожирінні. Через потенційну роль UCP2 та UCP3 в опосередкуванні терморегуляційного термогенезу через посилений базальний (метаболізм) або факультативний (підвищене теплоутворення) термогенез тканин, вплив 2 G може викликати диференційну реакцію Tb у трансгенних мишей та мишей дикого типу. Більше того, оскільки UCP2 та UCP3 були залучені до регуляторів ліпідів як паливного субстрату, трансгенна популяція може продемонструвати диференційний жировий метаболізм щодо нетрансгенних речовин під час дії 2 G. У цьому контексті UCP2/3 може виконувати метаболічну адаптивну роль для певних тканини в періоди підвищеної мобілізації жирних кислот. Така передбачувана роль раніше була запропонована для UCP2/3 (4).