Znajdź zawartość

HIF-1 - czynnik indukowany przez hipoksję - był dotąd znany jako jedno z najważniejszych białek odpowiedzialnych za odpowiedź komórki na brak tlenu. Najnowsze badania zespołu z Politechniki Federalnej w Zurychu pokazują, że HIF-1 hamuje także spalanie tłuszczu, co sprzyja otyłości. Szwajcarzy wykazali, że HIF-1 jest aktywny w adipocytach białej tkanki tłuszczowej. To sprawia, że tłuszcz nie znika nawet po zmianie diety. Wysokie stężenia czynnika indukowanego przez hipoksję występują u pacjentów z masywną otyłością. Na szczęście proces jest odwracalny. HIF-1 zawsze pojawia się, gdy tkanka znacznie powiększa się w krótkim czasie i staje się przez to niedotleniona. Odnosi się to zarówno do tkanki nowotworowej, jak i tłuszczu brzusznego. Mechanizm HIF-1 występuje u wszystkich kręgowców i we wszystkich typach komórek. Indukując wytwarzanie wielu cytokin, m.in. VEGF (czynnika wzrostu śródbłonka naczyniowego), pozwala komórce przetrwać w warunkach hipoksji. Ponieważ mitochondria uzyskują energię w czasie utleniania, komórki przestawiają się na glikolizę. Zespół Wilhelma Kreka wykazał, że podjednostka α białka HIF-1 jest krytyczna dla podtrzymania otyłości i związanych z nią patologii, w tym nietolerancji glukozy, insulinooporności i kardiomiopatii. HIF-1α wykonuje swe zadanie, hamując beta-oksydację kwasów tłuszczowych w macierzy mitochondriów (w procesie tym powstają równoważniki redukcyjne służące do uzyskania w łańcuchu oddechowym magazynującego energię ATP). Udaje się to m.in. dzięki transkrypcyjnej represji enzymu sirtuiny-2, która przekłada się na obniżoną ekspresję genów beta-oksydacji i mitochondriów. Szwajcarzy prowadzili badania na myszach, którym podawano wyłącznie wysokotłuszczową karmę. Gdy zwierzęta w krótkim czasie znacznie przytyły, w ich tkance tłuszczowej wykryto duże stężenia HIF-1. Oznacza to, że wskutek kiepskiego krążenia jej komórkom zaczęło doskwierać niedotlenienie. Gdy HIF-1 "wyłączono", myszy przestały tyć, nawet gdy ich dieta nadal obfitowała w tłuszcze. Kiedy zwierzęta przestawiano na zwykłą karmę, zaczęły chudnąć. Znikał nawet tłuszcz zgromadzony wokół serca. W dodatku nie był on przenoszony na inne narządy. W próbkach tkanki tłuszczowej pobranych od otyłych i szczupłych ludzi zaobserwowano ten sam wzorzec. U badanych z nieprawidłową wagą ciała stężenie HIF-1 było wysokie, a SIRT-2 niskie. U osób z prawidłową wagą wykrywano jedynie śladowe ilości HIF-1 (prawdopodobnie dlatego, że warunkach prawidłowego poziomu tlenu - normoksji - produkowany przez komórkę HIF-1α powinien być degradowany przez układ proteosomów). Ponieważ HIF-1 nie eliminuje enzymu SIRT-2 całkowicie, jego chemiczna aktywacja u pacjentów z nadwagą/otyłością mogłaby wymusić spalanie kwasów tłuszczowych.

Białko kojarzone dotychczas niemal jednoznacznie z rozwojem nowotworów jest istotnym czynnikiem regulującym procesy starzenia - udowadniają naukowcy z amerykańskiej instytucji Buck Institute for Age Research. Jeżeli analogiczny mechanizm zostanie odkryty także u ludzi, możliwe będzie znaczne wydłużenie czasu życia poprzez regulację aktywności pojedynczej cząsteczki. Proteiną badaną przez amerykańskich badaczy był HIF-1, czyli czynnik indukowalny przez niedotlenienie (ang. hypoxia-inducible factor 1). Białko to, wytwarzane w reakcji na obniżone wysycenie tkanek tlenem, stymuluje serię przemian prowadzących do poprawy ukrwienia i utlenowania danego regionu ciała. Niemal oczywista jest więc idea wykorzystania tej cząsteczki do powstrzymania rozwoju nowotworów poprzez "uduszenie" rozrastającej się tkanki. Z informacji opublikowanych przez czasopismo PLoS Genetics wynika jednak, że ta sama substancja może wzmacniać prozdrowotne działanie diety o obniżonej wartości energetycznej. Do swoich badań naukowcy z Buck Institute for Age Research wykorzystali nicienie Caenorhabditis elegans. Zwierzęta podzielono na kilka grup zawierających zmodyfikowane genetycznie osobniki wytwarzające różną ilość HIF-1. Następnie osobniki z każdej populacji rozdzielono na dwie grupy, karmione różną ilością pożywki. Autorom eksperymentu udało się wykazać, że nadmierna synteza HIF-1 blokuje korzystne działanie restrykcji kalorycznej. Zupełnie odwrotnie reagowały organizmy zwierząt wytwarzających bardzo niską ilość badanej proteiny - zaobserwowano u nich wydłużenie czasu życia nawet w przypadku stosowania standardowej, wysokoenergetycznej diety. Zaobserwowany efekt wynika z aktywności retikulum endoplazmatycznego - wewnątrzkomórkowej jednostki wyspecjalizowanej m.in. w wytwarzaniu białek. Jest to istotna przesłanka na korzyść hipotezy sugerującej, iż bezpośrednią przyczyną starzenia się jest akumulacja nieprawidłowo uformowanych cząsteczek protein. Zgodnie z tą teorią, nagromadzenie wadliwych molekuł może prowadzić do obumierania komórek i całego organizmu. Wyników zebranych na podstawie badań nad C. elegans nie można, oczywiście, w prosty sposób uznać za prawdziwe w odniesieniu do ludzi. Jest to jednak istotna wskazówka mogąca doprowadzić do opracowania nowych sposobów kontrolowania starzenia w naszych organizmach.