脂肪がどのようにカロリーを燃焼するかについての新たな手がかり

糖尿病や肥満の管理という観点から見ると、脂肪は敵だと思われがちです。 しかし、カロリーを燃焼し、熱を生成して血糖値を下げるタイプの脂肪が存在します。 今回、新しい研究により、これらの熱生成脂肪細胞のエネルギー燃焼活動の調節に役立つ分子が発見されました。 これらの脂肪細胞内の化学反応を理解することで、糖尿病や肥満などの症状を治療するための新たな手がかりが得られる可能性があります。

熱生成性脂肪細胞は熱を生成し、赤ちゃんにとって特に重要で、体温を保つのに役立ちます。 大人も持っていますが、マウスも持っているので、研究室で研究するのに役立ちます。 熱生成脂肪細胞の内部では、ミトコンドリアと呼ばれる小さな構造が熱生成反応を実行します。 研究者らは、UCP1と呼ばれる酵素がミトコンドリア膜のゲートのように機能し、活性化されるとプロトンが内部に流れることを可能にすることを知っています。 UCP1 酵素を駆け抜けるプロトンの流れが、熱生成性脂肪細胞が主に熱を生成する仕組みです。

『Science Advances』に掲載された研究で、大学院生のアレック・ピーターリンとジョーダン・ジョンソンは、主著者であるユタ保健大学栄養・統合生理学学部准教授の船井勝博士と共同で、ホスファチジルエタノールアミン(PE)と呼ばれる分子が存在することを示した。 ) は、UCP1 チャネルを通るイオンの流れを制御するのに役立ちます。 まず研究者らは、マウスを低温に保つと細胞内のPEの量が増加することを示した。 保温するとPEレベルが低下します。 彼らはまた、PEの生成量が少なくなるように遺伝子改変されたマウスは、正常な量の完全に機能するUCP1を持っているにもかかわらず、熱を生成できなくなることも示した。 つまり、PE は UCP1 のサーモスタットのように機能します。

PE と UCP1 がどのように相互作用するかを解明するために、Peterlin 氏はパッチクランプと呼ばれる高度に専門化された技術を学ぶ必要がありました。 ミトコンドリアのこの分析を実行するための適切な専門知識と特殊な機器を備えている研究所は、世界中でわずか数か所だけです。 幸いなことに、そのうちの1人はユタ大学にいた。

「ハイテクな顕微鏡と電極のセットアップが必要です」とピーターリン氏は言う。 「多くの電子機器と多くのスキルが必要です。」 ピーターリンは、ノラ・エクルズ・ハリソン心血管研究訓練研究所のディパヤン・チョードリ医学博士の研究室の研究科学者であるエンリケ・バルデラス博士と緊密に連携しました。 2 人は、一貫したデータを収集できるようになるまで、長い時間をかけてプロトコルを完成させました。

簡単に言うと、このテクニックは次のように機能します。 ミトコンドリアには二重膜があり、UCP1 は内膜に含まれているため、ピーターリン氏はまず細胞からミトコンドリアを抽出し、外膜を除去する必要がありました。 次に、電極を備えたピペットを内膜に融合させました。 「ピペットの先端は、マトリックスと呼ばれる内部部分に浸透する形でミトコンドリア内膜と融合します」と彼は説明する。 「電流を流すと、マトリックスに入る陽子の数が測定されます。」 これにより、UCP1 活性の貴重な直接測定が得られます。

UCP1活性の調節におけるPEの役割を理解すれば、いつか肥満や糖尿病の人々のための検査や健康介入の開発に役立つ可能性がある。 「もし[誰かの]褐色脂肪組織の生検を採取して、ミトコンドリア膜の脂質組成を調べることができれば、UCP1がどの程度活性であるかをある程度知ることができるでしょう」とピーターリン氏は言う。 「興味深いのは、それは必ずしも遺伝子介入によるものではなく、ライフスタイルの変化だけで変えることができるものだからです。」

- ユタ保健大学のキャロライン・セイデル