Ирисин (научный обзор)
Содержание
Ирисин [ править | править код ]
В августе 2015 года ученые окончательно подтвердили наличие иризина у человека методом масс-спектроскопии, и доказали, что данный пептид начинает выделяться во время физической нагрузки. В эксперименте на людях после стандартной аэробной нагрузки уровень данного гормона повышается с 3,6 нг/мл до 4,6. В ближайшие время запланированы эксперименты по изучения эффектов иризина на человеке.
История [ править | править код ]
В начале 2012 года был открыт гормон ирисин ранее не известный науке. Открытие совершила группа ученых из Италии, Дании и США, проводившая свои опыты с целью поиска лекарственных средств, направленных на борьбу с сахарным диабетом и ожирением. Найденный гормон преобразует «белый» жир в «бурый», который в отличие от первого не запасает лишних энергоресурсов, не благоприятно влияющих на фигуру атлетов, также «бурый» жир способствует регуляции температуры тела. И благодаря этому открытию, вполне возможно скоро будет создан самый эффективный жиросжигатель в бодибилдинге, и можно будет забыть о мучительных этапах «сушки».
Еще до того как было совершено открытие ирисина, в 2009 году ученые из США, Швеции и Голландии доказали, что не только организм детей способен разделять жировые клетки на два типа: «бурые» и «белые», но и организм взрослых способен на это вопреки тому, что на протяжении многих лет физиологи всех стран были уверены в обратном. Журнал The New England Journal of Medicine опубликовал 3 исследования, доказывающих ошибку гипотезы о «жире новорожденного ребенка».
Главное отличие «бурого» жира от «белого» это то, что «бурые» адипоциты обеспечивают организм теплопродукцией, то есть выделением тепла, а не энергии, это происходит за счет наличия в «бурой» жировой ткани уникального белка – термогенина.
Благодаря экспериментах, проведенных на трансгенных мышах, имеющих ген, который повышает уровень PGC1, было обнаружено повышение уровня термогенина в белых адипоцитах (в 25-65 раз), а также увеличение числа “бурых” адипоцитов, после того как мыши в течение трех недель активно плавающих в резервуарах и бегающих по колесу.
Также у трансгенных мышей с геном FNDC5 было выявлено повышение уровня ирисина в 1,5-2 раза после систематических тренировок в течение нескольких недель, а сразу после введения гена, печень начинала производить ирисин, повышая его уровень в крови в 3-4 раза. Стоит отметить, что ученые не обнаружили побочных эффектов в ходе эксперимента. Спустя 10 дней повысился уровень мРНК термогенина в белой жировой ткани у мышей в 13 раз, и появление бурых адипоцитов.
К сожалению до сих пор, неизвестен ни клеточный рецептор, через который действует ирисин, ни причина изменения веса тела в результате длительного приема препарата.
Влияние холода [ править | править код ]
В 2012 году исследователи из Гарвардского университета [2] обнаружили у животных мышечный гормон иризин, секреция которого усиливалась физическими упражнениями, способствующими превращению белого жира в бурый. Теперь, сравнив результаты проведенных исследований, профессор Ли и его коллеги выяснили, что при часовой езде на велосипеде со средней интенсивностью вырабатывается такое же количество иризина, что и при дрожании от холода в течение 10-15 минут.
Применение для человека [ править | править код ]
Изначально соединение было открыто Bruce Spiegelman, который осуществил вирусную доставку гена ирисина в клетки мышей, при этом биологически доступной формы гормона, пригодной для создания лекарственного препарата, не существует.
В мае 2014 ученым University of Florida, включая Dr. Li-Jun Yang, Shi-Wu Li и William Donelan, удалось синтезировать стабильную форму протеиновой молекулы ирисина, которая обладает высоким потенциалом для применения на людях. [3] Авторы полагают, что соединение может стать эффективным средством для лечения ожирения и сахарного диабета 2 типа.
Гормон ирисин может быть мифом [ править | править код ]
Многие рассчитывали на создание препарата с ирисином, и людям не придется заниматься спортом, чтобы похудеть. Специалисты из Медицинской школы Университета Дьюка [4] утверждают, что это невозможно. Доказательства существования ирисина неубедительны. Международная команда исследователей выяснила, что антитела, которые используются для определения уровня ирисина в крови, недостаточно изучены и неспецифичны. Реакция, которую специалисты связывали с ирисином, возникала из-за неспецифических белков крови.
Исследователи тщательно изучили антитела, которые использовались в анализах. Оказалось, их взаимодействие с другими белками давало ложноположительный результат. Кроме того, ни один из белков в теле человека не соответствует ирисину по размерам. Другие исследования показали: в теле человека ген FDNC5, кодирующий ирисин, мутирует. У людей нет гена FNDC5, следовательно, ирисин не может вырабатываться в человеческом организме.
Ирисин: жиросжигающий гормон для спортсменов
Гормон для жиросжигания ирисин: результаты научных исследований
В ходе исследований, проведённых в 2012 году, ученые обнаружили новое гормональное вещество, синтезируемое организмом под воздействием физических нагрузок. Оно принимает активное участие в сжигании жировых запасов, а также способствует укреплению мускулов. Названо новое вещество было ирисин — жиросжигающий гормон для спортсменов.
Однако последующие эксперименты показали не столь обнадеживающие результаты, но обо всем по порядку. Таких исследований было два и они дали повод усомниться в использовавшихся методах анализа концентрации вещества в крови. При этом руководитель группы ученых, сумевших открыть жиросжигающий гормон для спортсменов ирисин, Брюс Шпильгельман заявил о причинах скептицизма коллег.
По его мнению, это связано с методом, благодаря которому синтез вещества в клеточных структурах мускульных тканей был обнаружен. Шпильгельман в соавторстве со Стивеном Гиги использовали в своем исследовании инновационный количественный метод масс-спектрометрии. В результате они предположили, что при синтезе (трансляции) ирисина вместо сигнала ATG в организме используется АТА.
Именно факт синтеза гормонального вещества по сигналу АТА стал причиной того, что другим исследователям не удалось обнаружить гормональное вещество, которое было ими воспринято в качестве псевдогена. Из этого было сделано заключение, что ирисин не способен производить сколь-нибудь значимого воздействия на организм. Сегодня ученым известно лишь несколько генов, которые используют сигнал АТА, но этот факт не может стать причиной для опровержения их существования.
Эти вещества просто выделены в отдельный класс, так как их молекулярная структура весьма сложна. Авторы открытия говорят о том, что человеческий жиросжигающий гормон для спортсменов ирисин напоминает вещество, обнаруженное в организме грызунов. По их мнению, в крови человека всегда содержится несколько нанограмм гормона, что ни в коей мере не может снизить его значимость для нашего организма.
Тот же инсулин также может содержаться в небольших дозах, но его роль в функционировании организма не подвергается сомнению. В ответ на критические замечания научного мира в свой адрес, гарвардские исследователи разработали системы измерения концентрации гормона в крови атлетов. В поддержку Гиги и Шпильгельмана выступил независимый исследователь Франческо Сели, работающий в Медицинском Центре Университета Содружества Вирджинии. Он уверен, что новая методика исследований позволяет доказать, что жиросжигающий гормон для спортсменов ирисин присутствует в крови человека.
По мнению Сели методика определения концентрации гормонального вещества является достаточно точной. Также ученые уверен. Что исследования в этом направлении необходимо обязательно продолжать и в первую очередь изучить механизмы работы гормона. Наиболее важным является определение того, как ирисин может воздействовать на белые и бурые жировые ткани, а также энергетические процессы.
На данный момент времени, открытие нового гормонального вещества видится серьезным прорывом в области медицины. Напомним, что ученым предстоит раскрыть немало тайн влияния физических нагрузок на человеческий организм. Открытый недавно жиросжигающий гормон для спортсменов ирисин позволит сделать еще один шаг на пути к успеху.
В ходе исследований на грызунах было доказано, что вещество положительно влияет на состав крови и метаболические процессы. Так как исследования с участием людей еще не проводились, говорить об эффективности гормона для нашего организма пока рано. Можно с полной уверенностью говорить, что под воздействием высокоинтенсивного тренинга концентрация ирисина в крови резко возрастает. В последующих исследованиях наверняка будет использовать протокол, созданные учеными из Гарварда.
Однако новый метод обладает достаточно серьезным недостатком — при подготовке образца крови к исследованию, часть гормона распадается, что негативно влияет на точность измерений. Гиги и его коллега настроены оптимистично и сейчас работают над усовершенствованием своего протокола исследований.
Гормон для жиросжигания ирисин: известные факты
В ходе тестов, в которых принимали участие мыши, вещество смогло замедлить процессы липонеогенеза на 20–60 %. Как мы уже говорили выше, сейчас не стоит делать далеко идущие выводы и необходимо сохранять голову холодной. Вполне возможно, что жиросжигающий гормон для спортсменов ирисин окажется отличным средством для борьбы с лишним весом, но ведь возможна и противоположная ситуация. Давайте поговорим о том, что стало известно после исследований на грызунах.
Жиросжигающий и другие эффекты
Улучшение диагностики нарушений в работе эндокринной системы
Вполне возможно, что жиросжигающий гормон для спортсменов ирисин в будущем можно будет использовать для диагностики многих недугов эндокринной системы. Например, вещество может стать маркером синдрома поликистозных яичников у девочек в подростковом возрасте. В результате у врачей появится возможность начать проводить терапию раньше.
В подростковом возрасте концентрация гормона повышена
Греческими учеными был проведен эксперимент, в котором приняло участие 23 девочки подросткового возраста, страдающих синдромом поликистозных яичников, а также 17 девушек, не имеющих проблем со здоровьем аналогичного возраста. У представительниц первой группы наблюдался не только повышенный уровень тестостерона, но и ирисина. Ученые продолжат изучать роль нового гормона.
Одним из самых эффективных методов лечения данного недуга является снижение количества углеводов в рационе. Как известно, это позволяет снизить инсулиновую резистентность организма, которую сейчас считают одной из главных причин развития заболевания.
Ирисин и бурые жировые ткани
Сегодняшняя статья в первую очередь посвящена жиросжигающим свойствами нового гормонального вещества и пора вернуться к этому вопросу. Учеными было установлено, что жиросжигающий гормон для спортсменов ирисин ускоряет процессы конвертации белых адипозных клеток в бурые. Напомним, что эти ткани предназначены не для хранения запасов энергии, а их сжигания.
Основываясь на имеющихся результатах исследований мышей, ученые предположили, что 50 грамм бурых жировых тканей способны ежедневно сжигать порядка 20 процентов калорий, употребляемых с пищей. Это дает повод говорить о крайне важном значении бурого жира для борьбы с лишним весом.
Интересным фактом является то, что этот вид тканей во многом похож на мускулы с точки зрения своего поведения. Именно этим ученые и объясняют способность бурого жира ускорять процессы липолиза. Брюс Шпильгельман известен в ученых кругах не только тем, что смог обнаружить жиросжигающий гормон для спортсменов ирисин. Он провел достаточно много исследований бурых адипозных тканей.
Именно он смог обнаружить вещество PRDM16, которое в организме является активатором процесса создания бурого жира. Оно регулирует процесс конвертации незрелых клеточных структур в мускульные волокна либо бурый жир. Другая группа ученых смогла обнаружить еще одно вещество, являющееся своеобразным триггером для бурых адипозных тканей — ВМР-7.
5 продуктов для здоровья щитовидки
Нарушение полноценного функционирования щитовидной железы обычно связывают с дефицитом в организме полезных веществ: витаминов и микроэлементов. При незначительных сбоях в эндокринной системе человек чувствует постоянную вялость, снижение работоспособности, ухудшение памяти.
Дальнейшее ослабление приводит к серьезным патологиям. Например, образованию зоба, отечности, прибавке в весе или резкому снижению массы тела при повышенном аппетите, нарушениям сна, вспыльчивости и раздражительности, высокой температуре.
Эндокринологи выделяют несколько причин возникновения заболеваний щитовидной железы. Среди них особое место отводится несбалансированному питанию, которое приводит к нехватке важных микроэлементов в организме. По сути, не получая полноценную «подпитку» извне, этот орган эндокринной системы «угасает». Синтез гормонов Т3 и Т4 резко снижается, что приводит к развитию целого букета хронических патологий. Для лечения заболеваний щитовидки используют различные медпрепараты.
Однако для профилактики болезней эндокринологи советуют периодически принимать мультивитаминные комплексы с микроэлементами в виде добавок к пище.
Витамины для щитовидной железы
Стабильную подпитку эндокринной системы гормонами обеспечивают следующие витаминные группы:
Кроме витаминных комплексов, состояние здоровья щитовидки зависит от наличия микроэлементов в организме. К важным минералам относят:
Железо – микроэлемент, который влияет на уровень гемоглобина в крови человека. Нормальное содержание железа помогает стабильно переправлять кислород к органам и тканям организма. Как и с антиоксидантами «Е», избыток или нехватка минерала приводит к проблемам с эндокринной системой, в частности вызывает гипертиреоз.
Селен – микроэлемент, без которого невозможна выработка гормонов Т3 и Т4. Этот минерал защищает органы от окисления, улучшает обмен веществ, контролирует рост и поддерживает репродуктивную функцию у мужчин. Нехватка селена приводит к такой болезни, как тиреоидит Хашимото – проблемы с иммунитетом.
Йод – без этого микроэлемента эндокринная система не сможет полноценно работать. Минерал участвует в обменных процессах и в синтезе более 100 ферментов, регулирует водносолевой баланс организма. Недостаток элемента приводит к образованию зоба и развитию гипотиреоза, ухудшает интеллектуальные способности. Избыток йодистых соединений приводит к отравлению организма.
Продукты при заболевании щитовидной железы
Чтобы снизить риск патологий эндокринной системы врачи рекомендуют диетическое питание с важными для здоровья щитовидки веществами. Для предупреждения болезней и лечения органа необходимо включить в питание продукты:
Также нужно отметить пользу яблок, ягод и орехов для всех систем организма. Кедровые и грецкие орехи богаты йодистыми соединениями. Яблоки и черника содержат антиоксидантные вещества, которые защищают клетки от пагубного воздействия свободных радикалов.
Вредные продукты
Эндокринологи не просто так говорят о сбалансированном и правильном рационе. По статистике ВОЗ, свыше 670 млн человек в мире страдают разными формами гипертиреоза, а более 1,7 млрд рискуют заболеть патологиями эндокринной системы. Почти 70% из этого числа любят и ежедневно едят вредную пищу. Это повод – задуматься!
От какого питания нужно отказаться при проблемах с щитовидной железой:
Что касается алкоголя, кофе, сигарет и крепкого чая, то их также следует исключить из рациона при проблемах с выработкой гормонов Т3 и Т4. Здоровый человек может позволить себе выпить кофе или вина в меру, но при патологиях иммунной системы такие «слабости» приведут к серьезным осложнениям.
Резюме
Правильная диета, физическая активность и витаминные комплексы – это три столпа, на которых держится здоровье эндокринной системы. Мы рассказали, какую пищу желательно включить в ежедневный рацион, а от какой лучше отказаться. Мультивитаминные комплексы, а тем более медпрепараты для лечения рекомендуем покупать только после консультации с эндокринологом. Специалист поможет также подобрать специальную диету, проконтролирует результаты лечения или профилактики.
Токарева Людмила Георгиевна, врач-терапевт медицинских кабинетов 36,6
ИМЕЮТСЯ ПРОТИВОПОКАЗАНИЯ, ПЕРЕД ПРИМЕНЕНИЕМ НЕОБХОДИМО ПРОКОНСУЛЬТИРОВАТЬСЯ СО СПЕЦИАЛИСТОМ
Мышцы выделяют гормон, превращающий белый жир в бурый
Рис. 1. Распределение бурого жира у новорожденных. Изображение с сайта www.thehealthblog.net
Международная команда ученых из США, Дании и Италии установила, что при физической нагрузке скелетные мышцы выделяют ранее не известный гормон, названный иризином. Иризин действует на клетки белой жировой ткани, в которых у млекопитающих запасается жир. Воздействие гормона превращает их в клетки бурой жировой ткани, отвечающие за производство тепла. При введении в кровь иризин повышал расход энергии у мышей даже без изменения их подвижности и диеты. Это вызывало снижение массы тела и содержания сахара в крови у мышей, страдающих ожирением. Возможно, иризин найдет применение как лекарство для людей, страдающих ожирением и диабетом.
В наши дни ожирение и избыточный вес — одна из серьезных медицинских проблем. Распространяется ожирение со скоростью эпидемии, а по некоторым данным, действительно может быть заразным (см, например, Inflammasome-mediated dysbiosis regulates progression of NAFLD and obesity, Nature, 2012). Это один из главных факторов риска развития сердечно-сосудистых болезней и диабета второго типа. Вот почему на борьбу с ожирением направлены силы науки и здравоохранения.
Давно было известно, что при физической нагрузке затраты энергии возрастают непропорционально сильно: энергии тратится больше, чем требуется для выполнения упражнений или работы. Известно было также, что при нагрузке в скелетных мышцах повышается содержание белка — фактора транскрипции PGC1-α.
Исходно было установлено, что вместе с другим белком он усиливает производство белка термогенина, или UCP 1, в бурой жировой ткани («буром жире»). Бурый цвет ей придает большое количество митохондрий. Эта замечательная ткань не запасает энергию, а тратит ее. Происходит это потому, что при окислении органики митохондрии этой ткани не синтезируют АТФ, а переводят всю энергию в тепло. За это как раз и отвечает термогенин — он образует во внутренней мембране митохондрий поры, пропускающие протоны, что препятствует синтезу АТФ.
Бурый жир хорошо развит у новорожденных (рис. 1): относительная поверхность тела у них большая, дрожать они умеют плохо, а бурый жир помогает им греться. У взрослых людей почти весь бурый жир заменяется обычным, белым жиром (лишь небольшие участки бурого жира сохраняются в верхней части груди и на шее).
Однако в подкожном белом жире тоже могут развиваться клетки бурого жира (рис. 2). По своему строению и работе они не отличаются от «настоящих» бурых жировых клеток. Кроме того, зрелые клетки белой жировой ткани («белые» адипоциты) могут превращаться в клетки бурого жира («бурые» адипоциты).
Рис. 2. Клетки в белой (слева) и бурой (справа) жировой ткани развиваются из разных предшественников и под влиянием разных генов. Из статьи: Denis Richard, Frederic Picard. Brown fat biology and thermogenesis // Frontiers in Bioscience. 2011. V. 16. P. 1233-1260
В то же время, было известно, что, когда при физической нагрузке в мышцах возрастает количество белка PGC1, это благоприятно воздействует не только на сами мышцы, но и на весь организм. У трансгенных мышей с повышенным уровнем PGC1 под старость не развивается ожирение и диабет, и живут они дольше обычных.
Международная группа ученых из шести научных учреждений США, Дании и Италии решила выяснить, как повышение количества PGC1 в мышцах влияет на другие ткани. В результате удалось открыть важный механизм, который может помочь бороться с ожирением.
Сначала было установлено, что после 3 недель бегания в колесе или плавания у тех же трансгенных мышей (с повышенным уровнем PGC1) резко (в 25–65 раз) возрастает количество термогенина в подкожном белом жире, и там увеличивается число «бурых» адипоцитов. Чтобы показать прямое воздействие мышечных клеток на жировые, ученые обработали культуру «белых» адипоцитов жидкостью, в которой культивировали мышечные клетки с повышенным содержанием PGC1. В результате белые адипоциты «побурели». В то же время, среда из-под обычных мышечных клеток не имела такого эффекта.
Затем с помощью сложной методики исследователи отобрали пять секретируемых клетками белков-«кандидатов», чей синтез в мышцах усиливается под действием PGC1. Оказалось, что количество всех этих белков в мышцах увеличивается при физической нагрузке и у мыши, и у человека. Ученые проверили их воздействие на адипоциты. Оказалось, что один из этих белков — FNDC5 — повышал уровень мРНК термогенина в 77–500 раз уже при концентрации 20 нМ; при большей концентрации эффект еще усиливался. При этом увеличилось и количество других белков, характерных для «бурых» адипоцитов. Количество белков, характеризующих «белые» адипоциты, наоборот, снизилось. Значит, действие FNDC5 было специфичным. Изменилась и морфология адипоцитов — они стали больше похожи на бурые. А главное, они стали потреблять вдвое больше кислорода и почти перестали синтезировать АТФ, то есть стали тратить больше энергии.
Было известно, что у FNDC5 есть гидрофобный участок, а значит, этот белок, скорее всего, встраивается в мембрану клеток. Возникла гипотеза, что затем его наружную часть отрезает фермент, и она-то и попадает во внешнюю среду. Похожим способом высвобождаются из клеток, например, эпидермальный фактор роста и другие сигнальные вещества.
И действительно — меченую внутреннюю часть белка выявить во внешней среде не удалось. А вот с помощью антител к FNDC5 его легко было выявить в среде, где культивировали мышечные клетки. Молекулярная масса у секретированного белка при этом оказалась больше, чем у внутриклеточного. Объяснить это удалось, показав, что белок гликозилируется — к нему присоединяются добавочные углеводные цепи. Ученые расшифровали аминокислотную последовательность белка. Оказалось, что секретируемый полипептид содержит 112 аминокислот. Он-то и получил название «иризин» — в честь богини Ириды, вестницы богов.
Затем ученые доказали, что иризин содержится в плазме крови мышей и людей. При физических упражнениях через несколько недель его уровень повышается в 1,5–2 раза. Терапевтический эффект иризина проверяли на мышах, вводя ген FNDC5 с помощью аденовирусного вектора, так что этот ген попадал в клетки печени. В результате печень мышей начинала в больших количествах производить иризин, и его уровень в крови повышался в 3–4 раза. Побочных реакций при этом не возникало. Через 10 дней уровень мРНК термогенина в подкожном белом жире увеличился в 13 раз, и там появились типичные бурые адипоциты.
Тогда исследователи тем же способом увеличили содержание иризина в крови мышей особой генетической линии, страдающих ожирением и диабетом II типа (их клетки слабо реагируют на инсулин). Уровень иризина в крови у них повысился в три раза. При этом резко возросло потребление кислорода, а через десять дней слегка снизился вес, заметно упала концентрация глюкозы в крови после приема пищи и средняя концентрация инсулина.
Ученые обнаружили еще одно замечательное свойство иризина. Его аминокислотная последовательность необычайно консервативна (у мыши и человека она вообще совпадает на 100%). Это означает, что данный белок играет очень важную роль для всех млекопитающих. При этом на первый взгляд его действие необъяснимо. Ведь при физической нагрузке, когда затраты энергии возрастают, ее надо экономить. А иризин еще сильнее их увеличивает! Возможное объяснение, предложенное в работе, — то, что иризин играет определенную роль в терморегуляции. Если он выделяется при мышечной дрожи, то продукция тепла будет расти быстрее. Так что, возможно, он помогает не замерзнуть. В связи с этим интересно было бы сравнить секрецию иризина у млекопитающих из разных природных зон.
Авторы отмечают, что многое еще предстоит сделать. Например, нужно установить, как повлияет более длительный прием иризина на массу тела и другие показатели. Нужно также найти рецептор, через который иризин действует на клетки. Так или иначе, а терапевтический потенциал этого белка очевиден. Но в клиническую практику он войдет еще не скоро. А пока — выход один. Нет, даже два: бегать или плавать!
Источник: Pontus Boström, Jun Wu, Mark P. Jedrychowski, Anisha Korde, Li Ye, James C. Lo, Kyle A. Rasbach, Elisabeth Almer Boström, Jang Hyun Choi, Jonathan Z. Long, Shingo Kajimura, Maria Cristina Zingaretti, Birgitte F. Vind, Hua Tu, Saverio Cinti, Kurt Højlund, Steven P. Gygi, Bruce M. Spiegelman. A PGC1-α-dependent myokine that drives brown-fat-like development of white fat and thermogenesis // Nature. Published online 11 January 2012.
