اكتشاف جديد يمنع تراكم الدهون في الخلايا البشرية
ظهرت أدوية إنقاص الوزن المبتكرة على الساحة منذ حوالي 10 سنوات، واعدةً بعالم أكثر صحةً ورشاقة، لكن الجانب السلبي لهذه الأدوية هو أنها تؤدي إلى انخفاض كتلة العضلات.
قبل عدة سنوات، ومن خلال اكتشافٍ مُصادف، توصل البروفيسور أتان جروس إلى حلٍّ مُحتمل، فعندما قام هو وفريقه بإسكات تعبير بروتين MTCH2، المُسمّى "ميتش"، في عضلات الفئران، طوّرت هذه الفئران قدراتٍ رياضيةً مُتزايدة وأصبحت "مُحصّنة" ضدّ السمنة، بفضل مُعدّل أيضٍ مُتسارع.
تفاصيل الدراسة
وفي دراسة جديدة نشرت في مجلة EMBO ، ذهب فريق جروس خطوة أبعد على الطريق نحو علاج جديد للسمنة: فقد أظهروا أنه في الخلايا البشرية أيضًا، يؤدي إسكات التعبير عن ميتش إلى زيادة معدل حرق الدهون والكربوهيدرات ويمنع تطور خلايا دهنية جديدة.
شهدت الفئران في تجربة جروس الأصلية تحسنًا عامًا في تكوين أجسامها.
لم تقتصر حمايتها من السمنة على ذلك، بل ازدادت أيضًا أليافها العضلية، التي تستهلك كميات كبيرة من الأكسجين وتزيد من قدرتها على التحمل.
وقد أدت هذه التغييرات المرغوبة إلى تحسن الأداء في اختبارات الإجهاد ووظائف القلب، ولكنها تركت الباحثين يواجهون لغزا: كيف يعمل إسكات التعبير عن بروتين واحد على "تحصين" الجسم ضد السمنة، وفي الوقت نفسه، تحسين القدرة على التحمل العضلي؟
قادهم البحث عن إجابة لهذا السؤال إلى محطات توليد الطاقة في الخلية، وهي عضيات الميتوكوندريا الصغيرة المسؤولة عن إنتاج الطاقة وتوجيه عملية التمثيل الغذائي في الخلية.
يمكن معرفة الكثير عن الميتوكوندريا بمجرد ملاحظة شكلها وتوزيعها داخل الخلية.
يمكن لهذه العضيات أن تندمج معًا، لتشكل شبكة واسعة من محطات توليد الطاقة عالية الكفاءة، أو يمكن أن توجد كعضيات منفصلة أقل كفاءة في توليد الطاقة.
وللتغلب على انخفاض الكفاءة، يجب على هذه العضيات المنفصلة استخدام مصادر طاقة متنوعة - مثل الدهون والكربوهيدرات والبروتينات - بمعدل أعلى.
على مر السنين، اكتشف فريق جروس في قسم المناعة والبيولوجيا التجديدية بجامعة وايزمان أن جين ميتش، بالإضافة إلى تنظيم عملية الأيض، يُعدّ أحد المُنظِّمات الرئيسية التي تُنظِّم اندماج الميتوكوندريا، مما يُساعدنا على فهم النتائج لدى الفئران. ولكن هل يُؤدِّي إسكات جين ميتش إلى نتائج مُماثلة لدى البشر؟
في الدراسة الجديدة، درس الباحثون، بقيادة طالبة الدكتوراه سابيتا تشوراسيا، ما يحدث للخلايا البشرية عند حذف بروتين ميتش باستخدام الهندسة الوراثية.
ووجد العلماء أن شبكة الميتوكوندريا تنهار بعد ذلك، وتنفصل العضيات، وتنخفض كفاءة إنتاج الطاقة، وتدخل الخلية في حالة دائمة من الحرمان من الطاقة.
قد يبدو هذا وكأنه سيناريو كابوسي، ولكن في بعض الأحيان قد يكون نقص الطاقة وإنتاجها غير الفعال مفيدًا - كما هو الحال، على سبيل المثال، عندما يكون الهدف هو تعويض الإفراط في تناول الطعام أو تحفيز استخدام رواسب الدهون ومنع تراكم الدهون.
بعد حذف ميتش، فحص الباحثون، كل بضع ساعات، تأثيره على أكثر من 100 مادة تشارك في عملية الأيض في الخلايا البشرية، يوضح تشوراسيا.
وقال الباحثون: "لاحظنا زيادة في التنفس الخلوي، وهي العملية التي تنتج فيها الخلية الطاقة من العناصر الغذائية، مثل الكربوهيدرات والدهون، باستخدام الأكسجين، وهذا يفسر زيادة القدرة على التحمل العضلي في التجارب السابقة على الفئران."
لزيادة معدل تنفسها، تحتاج الخلايا إلى المزيد من العناصر الغذائية، التي تُعدّ بمثابة وقود في عملية إنتاج الطاقة.
وقد لاحظ الباحثون أن الطلب الكبير على الوقود يدفع الخلايا البشرية التي حُذف منها ميتش إلى "حرق" المزيد من رواسب مواد مثل الدهون والكربوهيدرات والأحماض الأمينية.
بالإضافة إلى ذلك، بينما تستخدم الخلايا الطبيعية الكربوهيدرات والبروتينات أكثر من الدهون لإنتاج الطاقة، تعتمد الخلايا التي تفتقر إلى جين ميتش بشكل كبير على الدهون لإنتاج الطاقة والنمو.
يوضح جروس: "اكتشفنا أن إزالة جين ميتش أدى إلى انخفاض كبير في الدهون في الأغشية".
وأضاف: "في الوقت نفسه، لاحظنا زيادةً في المواد الدهنية المستخدمة لإنتاج الطاقة، وأدركنا أن الدهون تُفكك من الغشاء لاستخدامها كوقود، بعبارة أخرى، أثبتنا أن ميتش يُحدد مصير الدهون في الخلايا البشرية".
خلال المرحلة التالية من الدراسة، اكتشف الباحثون أن دور بروتين ميتش في تراكم الدهون في الجسم يتجاوز ذلك.
وبما أن النساء المصابات بالسمنة لديهن مستويات مرتفعة من بروتين ميتش، فقد افترض الباحثون أن هذا البروتين حيوي ليس فقط لاندماج الميتوكوندريا، بل أيضًا لتمايز الخلايا الدهنية، حيث تتراكم الدهون في الخلايا السلفية وتتحول إلى خلايا دهنية ناضجة.
يوضح غروس: "عندما حذفنا ميتش من الخلايا السلفية، اكتشفنا أن البيئة المُكوّنة في هذه الخلايا لم تكن مُلائمة لتخليق دهون جديدة. إن انخفاض القدرة على تخليق الأغشية يمنع الخلايا من النمو والتطور والوصول إلى مرحلة التمايز".
تتطلب عملية تراكم الدهون كمية كبيرة من الطاقة المتاحة، ولكن في الخلايا التي تفتقر إلى جين ميتش، هناك نقص في الطاقة، بالإضافة إلى ذلك، يُكبت التعبير الجيني اللازم للتمايز، ويحدث نقص في المواد الحيوية اللازمة لهذه العملية، ونتيجة لذلك، ينخفض تمايز الخلايا الدهنية الجديدة، ويصاحب ذلك تراكم الدهون.
