Znajdź zawartość

Najnowsze studium naukowców z Joslin Diabetes Center wykazało, że uwzględnienie w diecie aminokwasu leucyny może pomóc osobom ze stanem przedcukrzycowym lub zespołem metabolicznym. Amerykanie prowadzili eksperymenty na modelu mysim. Okazało się, że zwierzęta karmione wysokotłuszczową paszą, u których podwojono dotychczasową dawkę leucyny, miały niższy poziom cukru we krwi oraz mniej tłuszczu w wątrobie. Mimo że zwierzęta na diecie wysokotłuszczowej nie zmieniły swojej wagi, ich ciała potrafiły sobie skuteczniej radzić z glukozą. Wzrosła tolerancja glukozy, a organizm reagował na insulinę lepiej niż przed wprowadzeniem leucyny. Aminokwas zwiększył zdolność metabolizowania cukru i tłuszczów [poprawił się też ogólny metabolizm] – wyjaśnia dr C. Ronald Kahn. U myszy na normalnej diecie po zastosowaniu suplementacji leucyną nie odnotowano żadnej istotnej statystycznie zmiany. Zespół Kahna starał się określić wpływ niewielkich zmian środowiska na zwierzęta ze stanem przedcukrzycowym lub zespołem metabolicznym. Odkryliśmy, że dodatnie do menu tylko jednego aminokwasu zmieniło wiele szlaków metabolicznych. Kahn uważa, że jest za wcześnie, by zalecać chorym z zespołem metabolicznym lub stanem przedcukrzycowym zażywanie leucyny. Z czystym sumieniem będzie to można uczynić po zakończeniu etapu badań klinicznych na ludziach (jeśli, oczywiście, uzyskane wyniki będą również pozytywne). W studium zajęto się właśnie leucyną, ponieważ wcześniejsze badania in vitro pokazały, że aminokwas oddziałuje na szlak sygnałowy insuliny.

Naukowcy z Whitehead Institute For Biomedical Research odkryli, że pozbawienie komórek ludzkiego czerniaka aminokwasu leucyny może być dla nich śmiertelne. Amerykanie analizowali komórki czerniaka z mutacją w obrębie szlaku sygnałowego RAS/MEK (to najpowszechniejsza mutacja występująca w tych komórkach). Leucyna jest aminokwasem egzogennym, co oznacza, że nasz organizm jej nie wytwarza, dlatego musimy ją dostarczać z pokarmem. Komórkowy poziom aminokwasów i innych związków odżywczych jest monitorowany przez szlak kinazy mTOR (enzym działa jak czujnik stężenia związków energetycznych, ATP i stanu redoks). Zazwyczaj gdy poziom jednego lub więcej aminokwasów spada zbyt nisko, szlak mTOR ulega wyłączeniu, co aktywuje proces zwany autofagią. W czasie autofagii komórka próbuje zwiększyć stężenie aminokwasów, rozkładając białkowe struktury do ich aminokwasowych komponentów. Przypomina to rozkładanie tłuszczu i mięśni w organizmie, gdy człowiek stosuje dietę. W przypadku komórki autofagia jest, oczywiście, krótkoterminowym mechanizmem przetrwania. Zespół Davida Sabatiniego odkrył, że komórki nowotworowe z mutacją RAS/MEK uciekają się do swego rodzaju obejścia. "Dziwne jest to, że jeśli usuniesz niezbędny aminokwas leucynę, komórki czerniaka nie aktywują autofagii. Ponieważ leucyna jest niezbędna, ostatecznie umierają". Naukowcy uważają, że w ramach przyszłych metod terapii można by odtwarzać niedobór leucyny w komórkach czerniaka. Gdy komórki czerniaka z mutacją RAS/MEK zostają pozbawione leucyny, mTOR nie wyczuwa tego, nie ulega więc wyłączeniu i autofagia nigdy się nie rozpoczyna. Zamiast tego komórki zachowują się, jak gdyby nie było żadnych niedoborów, aż nadchodzi moment ostatecznego kryzysu metabolicznego i obumarcia. W probówce komórki można całkowicie pozbawić leucyny, jednak jej usunięcie z organizmu myszy czy człowieka jest niemal niemożliwe ze względu na spore zapasy w mięśniach. By sprawdzić, co dzieje się w sytuacji pozbawienia leucyny w żywym zwierzęciu, Joon-Ho Sheen wszczepił myszom ludzkie komórki czerniaka z mutacją RAS/MEK. Następnie przestawił gryzonie na dietę bezleucynową. W ciągu kilku dni stężenie aminokwasu we krwi spadło z ok. 110 do 60-70 mikromoli. Jako że spadł poziom we krwi, to samo stało się z wewnątrzkomórkowym stężeniem leucyny. Nadal jednak spadki nie wystarczały, by zabić komórki czerniaka in vivo. W tej sytuacji Sheen postanowił połączyć dietę bezleucynową z podawaniem chlorochiny, czyli leku przeciw malarii, który hamuje autofagię. Teraz komórki czerniaka obumierały, przez co guz stawał się mniejszy niż u myszy jedzących zwykłą paszę lub spożywających karmę bez leucyny i bez chlorochiny. Sheen zaznacza, że to dopiero początek drogi, jak bowiem pozbawić komórki wyłącznie leucyny? Można zastosować jakiś enzym lub inhibitor molekularny, który zablokuje wychwyt tego aminokwasu przez komórki, kiedy jednak przyjdzie do przełożenia teorii na praktykę, na pewno pojawią się jakieś przeszkody.

Dotąd sądzono, że oksytocyna, znana jako hormon miłości czy przywiązania, jest identyczna strukturalnie u wszystkich ssaków łożyskowych. Okazało się jednak, że szereg małp Nowego Świata (szerokonosych) dysponuje nieznaną dotąd jej formą – oksytocyną [P8]. Odkryła ją Karen Parker z Uniwersytetu Stanforda, badając swoje małpy laboratoryjne – sajmiri wiewiórcze (Saimiri sciureus). Prowadząc eksperymenty, Amerykanka miała problemy z oznaczeniem poziomu oksytocyny. Jej zespół zmagał się z tym przez lata, aż postanowiono zsekwencjonować odpowiedni gen. Okazało się, że jest on zmutowany. W pozycji 8. doszło do podstawienia (substytucji) aminokwasu leucyny innym aminokwasem proliną. Stąd zresztą nazwa nowej formy hormonu – oskytocyna [P8]. Mimo mutacji dochodzi do prawidłowej transkrypcji (syntezy RNA na matrycy DNA) i biosyntezy peptydu (translacji). Mutacja jest specyficzna dla oksytocyny, gdyż sekwencja peptydowa dla wazopresyny, strukturalnie powiązanego nonapeptydu, nie ulegała zmianie. Zespół Parker porównał zsekwencjonowany gen sajmiri z odpowiednim fragmentem DNA kilku spokrewnionych gatunków małp szerokonosych, w tym kapucynek. Okazało się, że u wielu z nich także występowała nieco zmieniona wersja genu. Prolina jest nieco większa od leucyny, co może wpływać na zachowanie się cząsteczki oskytocyny, ale podczas eksperymentów ustalono, że małpy reagują prawidłowo na tradycyjny typ hormonu innych ssaków. Parker zamierza dalej prowadzić badania, by porównać działanie nowej i oryginalnej postaci oksytocyny.

Wiele odchudzających się osób chciałoby jeść do woli i dalej ważyć tyle samo, co przed aktem rozpusty. Odkryto, że jest to możliwe, przynajmniej u myszy, którym brakuje pewnego genu. U gryzoni uruchamia się błędne koło syntezy i rozkładu niepotrzebnych organizmowi białek. Prowadzi to do spalania tłuszczu (w ten sposób zyskuje się energię potrzebną do zasilania jałowego procesu). To dlatego wspomniane wyżej myszy mogą jeść więcej pożywienia i ważyć mniej od pozostałych zwierząt. Brakujący gen koduje enzym konieczny do chemicznego strawienia niektórych aminokwasów. Dochodzi do nagromadzenia leucyny, co "skłania" komórki do produkcji nowych, choć niepotrzebnych łańcuchów białkowych. Następnie zostają one rozłożone. Hipoteza, że syntetyzowanie i rozkładanie cząsteczek substancji istotnych z biologicznego punktu widzenia może pomóc w pozbyciu się nadwyżek energetycznych, nie jest dla naukowców niczym nowym. Teraz jednak po raz pierwszy udało się to zademonstrować w praktyce (Cell Metabolism). Wcześniejsze badania wykazały np., że diety wysokobiałkowe lub suplementy zawierające leucynę często pomagają zrzucić zbędne kilogramy. Nie rozumiano jednak dobrze, jaki mechanizm leży u podłoża zaobserwowanego zjawiska. Zespół Christophera Lyncha z College'u Medycyny Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii wyłączył gen, który w normalnych warunkach zawiaduje procesem wychwytywania aminokwasów z krwi. Genetycznie zmodyfikowane gryzonie wydawały się bardziej głodne od innych myszy. Uwzględniając masę ciała, jadły więcej od pozostałych zwierząt. Kiedy przestawiano je na dietę wysokotłuszczową, która zazwyczaj przekształca gryzonie w małe beczułki, nadal pozostawały szczupłe. Ich zapasy tłuszczu (ang. body fat, BF) stanowiły połowę tego, co nagromadziło się u pozostałych mieszkańców klatki. U zawsze szczupłych myszy zaobserwowano lekko podwyższoną ciepłotę ciała, co wiązało się ze spalaniem nadwyżek pokarmowych. Na normalnej diecie zmodyfikowane gryzonie były zdrowe. Ważyły tylko o 10% mniej od normalnych myszy. Rzadziej chorowały też na cukrzycę. Sytuacja zmieniała się jednak diametralnie, gdy myszom odcinano dopływ leucyny. Siedziały wtedy obok pokarmu, dyszały i ciągle jadły. Były mokre od potu, ale jadły coraz więcej i więcej, nadal nie przybierając na wadze. Naukowcy spekulują, że zwierzęta te mogą wykorzystywać poziom aminokwasu w organizmie do określania, ile powinny jeść, by osiągnąć optymalną wagę. Lynch ma nadzieję, że okiełznanie procesu jałowego wytwarzania i rozkładania białek pozwoliłoby uzyskać nowe narzędzie leczenia otyłości u ludzi. Susan Fried, endokrynolog z Uniwersytetu w Baltimore, uważa, że kluczem do sukcesu nie jest zwiększanie dawek dostarczanej organizmowi leucyny, ale zablokowanie jej metabolizmu. Podobny efekt można by u ludzi uzyskać nie przez manipulowanie genami, ale w wyniku wykorzystania leków hamujących enzym rozkładający aminokwas. Na razie nie wiadomo, jakie byłyby skutki uboczne stosowania takich medykamentów.