אותו אימון, ירידה שונה במשקל: ערכת גילוי חלבונים לחולל מהפכה בטיפול בהשמנת יתר

ממצאים חדשים מדגישים את גרסאות PGC-1⍺ "b" ו- "c" כמפתחות לשיפור שריפת השומנים ומטבוליזם האנרגיה במהלך פעילות גופנית, ומציעים אפיקים חדשים לטיפול בהשמנת יתר.

חלק מהאנשים יורדים במשקל לאט יותר מאחרים לאחר אימונים, וצוות מחקר של אוניברסיטת קובה מצא סיבה. הם חקרו מה קורה לעכברים שאינם יכולים לייצר מולקולות איתות המגיבות במיוחד לפעילות גופנית קצרת טווח ומווסתות את חילוף החומרים האנרגטי של הגוף. עכברים אלו צורכים פחות חמצן במהלך האימונים, שורפים פחות שומן, ובכך גם רגישים יותר לעלייה במשקל. מכיוון שהצוות מצא את הקשר הזה גם בבני אדם, הידע החדש שנצבר על מנגנון זה עשוי לספק מסלול לטיפול בהשמנת יתר.

הקשר בין פעילות גופנית לשריפת שומן

ידוע שפעילות גופנית מובילה לשריפת שומן. אבל עבור אנשים מסוימים, זה הרבה יותר קשה מאשר עבור אחרים, ומטיל ספק אם המנגנון מאחורי ירידה או עלייה במשקל הוא פשוט כמו "קלוריות בחוץ מינוס קלוריות". חוקרים זיהו בעבר מולקולת אות, חלבון בשם "PGC-1⍺", שנראה שקושרת בין פעילות גופנית והשפעותיה. עם זאת, האם כמות מוגברת של חלבון זה אכן מובילה להשפעות אלו או לא הייתה חד משמעית, מכיוון שניסויים מסוימים הציעו זאת בעוד שאחרים לא.

לאחרונה, האנדוקרינולוג של אוניברסיטת קובה, Wataru Ogawa, כמו גם חוקרים אחרים גילו שיש למעשה כמה גרסאות שונות של חלבון זה. אוגאווה מסביר: "גרסאות ה-PGC-1α החדשות הללו, הנקראות "b" ו-"c", הן בעלות כמעט אותו תפקיד כמו גרסת "a" הרגילה, אך הן מיוצרות בשרירים יותר מפי עשרה במהלך האימון, בעוד שגרסת a לא מראה עלייה כזו". הצוות שלו יצא אפוא להוכיח את הרעיון שהגרסאות החדשות שהתגלו, ולא זו הידועה בעבר, הן שמווסתות את חילוף החומרים האנרגטי במהלך האימונים.

לשם כך, החוקרים יצרו עכברים חסרי גרסאות b ו-c של מולקולת האות PGC-1⍺ בזמן שעדיין יש להם את גרסת a סטנדרטית, ומדדו את צמיחת השרירים, שריפת השומנים וצריכת החמצן של העכברים בזמן מנוחה וקצר- אימון לטווח ארוך וגם לטווח ארוך. הם גם גייסו נבדקים אנושיים עם וללא סוכרת סוג 2 והעבירו אותם לבדיקות דומות כמו העכברים, כי אִינסוּלִיןידוע שאנשים לא סובלניים והשמנים בעלי רמות מופחתות של מולקולת האות.

השלכות ביולוגיות של גרסאות חלבון

אוגאווה וצוותו פרסמו את תוצאותיהם בכתב העת מטבוליזם מולקולרי. הם גילו שבעוד שכל הגרסאות של מולקולת האות גורמות לתגובות ביולוגיות דומות, לרמות הייצור השונות שלהן יש השלכות מרחיקות לכת על בריאות האורגניזם. היעדר גרסאות b ו-c החלופיות של PGC-1⍺ פירושו שהאורגניזם עיוור בעיקרו לפעילות קצרת טווח ואינו מסתגל לגירויים אלו, עם ההשפעה שאנשים כאלה צורכים פחות חמצן ושורפים פחות שומן במהלך ואחרי אימונים.

בבני אדם, צוות המחקר מצא שככל שהנבדקים ייצרו יותר את גרסאות b ו-c של מולקולת האותות, כך הם צרכו יותר חמצן ופחות אחוזי שומן בגוף, בקרב אנשים בריאים ובעלי סוכרת מסוג 2. "לכן, ההשערה שהגנים בשרירי השלד קובעים את הרגישות להשמנה הייתה נכונה", מסכם אוגאווה את הממצאים הללו.

עם זאת, הם גם מצאו שפעילות גופנית ארוכת טווח מגרה את הייצור של הגרסה הסטנדרטית של PGC-1⍺, ועכברים שהתעמלו באופן קבוע במהלך שישה שבועות הפגינו עלייה במסת השריר ללא קשר לשאלה אם הם יכולים לייצר את הגרסאות החלופיות של מולקולת האות או לא.

האנדוקרינולוג של אוניברסיטת קובה, Wataru Ogawa, חשף את התפקיד הפיזיולוגי של הגרסאות השונות של מולקולת האות המקשרת בין פעילות גופנית והשפעותיה. הם מצאו שעכברים חסרי גרסה חדשה שהתגלתה של מולקולת האותות המיוצרת במיוחד בתגובה לפעילות גופנית קצרת טווח שורפים פחות שומן מאשר עכברים שיש להם את שתי הגרסאות. קרדיט: Wataru Ogawa

השפעות ארוכות טווח וסובלנות לקור

בנוסף לייצור בשרירים, צוות אוניברסיטת קובה בחן כיצד הייצור של הגרסאות השונות של PGC-1⍺ משתנה ברקמות השומן, ולא מצא שום השפעה רלוונטית בתגובה לפעילות גופנית. עם זאת, מכיוון שגם בעלי חיים שורפים שומן כדי לשמור על טמפרטורת הגוף, החוקרים חקרו גם את יכולתם של העכברים לסבול קור.

ואכן, הם גילו שייצור גרסאות b ו-c של מולקולת האות ברקמת שומן חומה גדל כאשר בעלי החיים נחשפים לקור, וכי טמפרטורת הגוף של פרטים שאינם יכולים לייצר גרסאות אלו ירדה משמעותית בתנאים אלו. מצד אחד, זה עשוי לתרום לבעלי יותר שומן בגוף, אך מצד שני, נראה כי גרסאות b ו-c של מולקולת האותות עשויות להיות אחראיות להסתגלות מטבולית לגירויים קצרי טווח. .

טיפולים פוטנציאליים להשמנה

אוגאווה וצוותו מציינים כי הבנת הפעילות הפיזיולוגית של הגרסאות השונות של PGC-1⍺ עשויה לאפשר לתכנן גישות טיפול להשמנה: "לאחרונה פותחו תרופות נגד השמנת יתר המדכאות תיאבון והן נרשמות יותר ויותר במדינות רבות סביב העולם. עם זאת, אין תרופות המטפלות בהשמנת יתר על ידי הגדלת ההוצאה האנרגטית. אם ניתן למצוא חומר שמגביר את גרסאות b ו-c, הדבר עלול להוביל לפיתוח תרופות המשפרות את ההוצאה האנרגטית במהלך פעילות גופנית או אפילו ללא פעילות גופנית. תרופות כאלה עלולות לטפל בהשמנת יתר ללא תלות בהגבלות תזונתיות".

הצוות עורך כעת מחקר כדי לגלות יותר על המנגנונים המובילים לייצור מוגבר של גרסאות b ו-c של מולקולת האותות במהלך פעילות גופנית.

מחקר זה מומן על ידי החברה היפנית לקידום המדע (מענקים 26461337, 16H01391 ו-15H04848). זה נערך בשיתוף פעולה עם חוקרים מאוניברסיטת טוקושימה, מכון קרולינסקה, אוניברסיטת קיוטו, אוניברסיטת גונמה, האקדמיה הלאומית להגנה, בית הספר לרפואה ניפון, מרכז RIKEN לחקר דינמיקה ביו-סיסטמית וקרן Asahi Life.