Vypnutí tohoto enzymu zvrátilo prediabetes u myší
Jemné zaměření na chemii ceramidů v těle by mohlo vést k vývoji bezpečných nových způsobů léčby cukrovky typu 2, srdečních onemocnění a dalších metabolických stavů.
To byl návrh, který vědci učinili poté, co zjistili, že mohou zvrátit prediabetes u myší s obezitou umlčením enzymu odpovědného za poslední krok výroby ceramidu.
Deaktivace enzymu zvaného dihydroceramid desaturáza 1 (DES1) snížila hladinu ceramidu v těle, poznamenávají v nedávné Věda papír o jejich práci.
Vypnutí DES1 také zabránilo myším na stravě s vysokým obsahem tuků ve vývoji tukové jaterní a inzulínové rezistence. Tyto dvě podmínky jsou hlavními rizikovými faktory pro srdeční choroby a cukrovku.
DES1 řídí přeměnu dihydroceramidu na ceramid s malým chemickým posunem dvou atomů vodíku. Tato jemná změna efektivně vloží „dvojnou vazbu do páteře“ molekuly lipidů.
Předchozí výzkumy již naznačovaly, že snížení hladiny ceramidu může potenciálně zvrátit metabolické onemocnění a cukrovku. Metody, které používali, by však vedly k závažným vedlejším účinkům.
„Ceramidy jako další cholesterol“
Nová studie bere výzkum slibnějším terapeutickým směrem. Navrhuje, že by bylo možné snížit hladinu ceramidu bezpečným způsobem pomocí malého, dobře načasovaného vylepšení procesu výroby ceramidu.
„Naše práce,“ říká spoluautor studie Scott Prof. Scott Summers, vedoucí oddělení výživy a integrativní fyziologie na univerzitě v Utahu v Salt Lake City, „ukazuje, že ceramidy mají vliv na metabolické zdraví.“
"Myslíme na ceramidy jako na další cholesterol," dodává.
Vědci stále zjišťují, jak snížení obsahu ceramidů ovlivňuje tělo. Profesor Summers však tvrdí, že existuje souvislost mezi ceramidy a metabolickým onemocněním.
Říká, že někteří lékaři již provádějí testy na hladinu ceramidu jako způsob, jak posoudit riziko lidí pro srdeční choroby.
„Ceramidy přispívají k lipotoxicitě, která je základem cukrovky, jaterní steatózy [tukových jater] a srdečních chorob,“ upozorňují autoři nové studie.
Pokud mohou být ceramidy příčinou onemocnění, k jakému účelu slouží v těle? Vědci zkoumali tuto otázku hodnocením dopadu ceramidu na metabolismus.
Ceramide klady a zápory
Ve studii z roku 2013 týkající se DES1 a ceramidů prof. Summers a jeho spoluautoři diskutovali o tom, jak by obezita mohla zvýšit riziko metabolických onemocnění a jak ceramidy přispívají.
Teorie spočívá v tom, že u lidí s obezitou dostávají tělesné tkáně nadbytek lipidů, které nemohou ukládat, což vede k hromadění „molekul odvozených z tuku, které zhoršují funkci tkání“.
Prof. Summers a jeho kolegové zjistili, že ceramidy zahájily řadu procesů, které zvyšují ukládání tuku v buňkách. Kromě toho narušují schopnost buněk získávat energii z cukru nebo glukózy.
Lipidy také zpomalují zpracování mastných kyselin. Dělají to dvěma způsoby: tím, že přimějí játra ukládat více mastných kyselin, a snižováním spalování tuků v tkáních.
Ceramidy mají také další funkce. Jedním z nich je posílení buněčných stěn.
Prof. Summers proto navrhuje, že protože zvýšení ukládání tuků zvyšuje hladinu ceramidu, zdá se, že ceramidy hrají roli v ochraně buněk před prasknutím v době hojnosti, kdy tělo zvyšuje své zásoby tuku.
Zdá se však, že v případě obezity ceramid převezme roli toxického lipidu.
Obézní myši zlepšily metabolické zdraví
V nedávné studii vědci snížili hladinu ceramidu u myší zastavením posledního kroku syntézy ceramidu. Aby toho dosáhli, geneticky upravili myši, u kterých mohli vypnout gen pro DES1 u dospělých zvířat.
Vyvinuli dva způsoby vypnutí DES1: globálně a selektivně. V globálním přístupu umlčeli DES1 v celém těle. Při selektivním přístupu vypnuli enzym na selektivních místech, například v játrech nebo tukových buňkách.
Když vypnuli DES1 na snížení ceramidů u extrémně obézních myší s inzulínovou rezistencí a ztučněnými játry, zjistili, že oba přístupy fungují. Zlepšilo se metabolické zdraví zvířat, přestože zůstali obézní.
Jejich játra se zbavila tuku a jejich reakce na inzulín a glukózu byly stejně ostré jako u zdravých hubených myší. Po 2 měsících pozorování zůstala zvířata v dobrém zdravotním stavu.
Profesor Summers vysvětluje, že ačkoli myši neshazovaly žádnou váhu, jejich těla změnila způsob, jakým zpracovávají živiny.
V další sadě experimentů tým zjistil, že snížení hladiny ceramidu před uvedením myší na stravu s vysokým obsahem tuku zastavilo zvířata v přibývání na váze a rozvoji inzulínové rezistence.
"Identifikovali jsme potenciální terapeutickou strategii, která je pozoruhodně účinná a zdůrazňuje, jak mohou být složité biologické systémy hluboce ovlivněny jemnou změnou chemie."
Scott A. Summers
