Гормон мозга, выделяемый при физической нагрузке, улучшает метаболизм

Исследование на мышах показало, что митохондриальный гормон, вырабатываемый клетками глубоко в мозге, играет роль в улучшении метаболизма и борьбе с ожирением.

Умеренные физические нагрузки заставляют клетки гипоталамуса — области мозга, контролирующей метаболизм, — выделять гормон MOTS-c. Этот небольшой белок кодируется в меньшем по размеру митохондриальном геноме клеток, а не в основном геноме ядра.

Умеренный стресс как ключ к здоровью

Исследование демонстрирует, как стресс в митохондриях может способствовать здоровому метаболизму, если он сбалансирован. Это явление известно как митогормезис: низкий уровень стрессора (например, токсина) может укрепить здоровую функцию митохондрий.

Учёные исследовали мышей с дефицитом гена Crif1 в нейронах гипоталамуса (POMC-нейронах), который контролирует использование белков, закодированных в митохондриях:

• Мыши с полным отсутствием гена Crif1 испытывали сильный митохондриальный стресс, набирали вес, демонстрировали снижение расхода энергии, инсулинорезистентность и высокий уровень сахара в крови (аналогично диабету 2 типа у людей).
• Мыши с частичным дефицитом Crif1 (умеренный стресс) были защищены от ожирения и инсулинорезистентности. Даже на высококалорийной диете они набирали меньше веса, чем обычные мыши, хотя ели больше. В их поражённых нейронах вырабатывалось больше MOTS-c и бета-эндорфина (β-END) — молекулы, подавляющей боль, которая обычно выделяется при физической нагрузке.

У мышей с умеренным стрессом наблюдалось больше термогенеза (способности вырабатывать тепло). Исследование жировых клеток выявило увеличение количества бурой жировой ткани.

Бурый жир содержит больше митохондрий, чем белый, и сжигает сахар и белый жир для выработки тепла. Учёных интересует эффект «побурения» жира как возможный способ борьбы с ожирением у взрослых.

Эффект упражнений можно воспроизвести

В последующих экспериментах исследователи смогли воспроизвести эти изменения (увеличение бурого жира и термогенеза) у обычных мышей, напрямую вводя MOTS-c в мозг.

Те же преимущества возникали после того, как мыши занимались умеренными физическими упражнениями. Это указывает, что процесс балансировки умеренного митохондриального стресса может быть ключевой причиной, по которой упражнения улучшают метаболизм, и опосредуется гормоном MOTS-c.

«Это новый механизм физиологии упражнений, который может открыть новые пути для будущей разработки терапевтических средств, имитирующих эффект упражнений», — отметил соавтор исследования Чанхан Дэвид Ли.

Ли и его коллеги впервые описали MOTS-c в 2015 году, показав его роль в восстановлении чувствительности к инсулину. Отдельное исследование, опубликованное 20 января, продемонстрировало, что уровень MOTS-c повышается при физической нагрузке у людей, а его введение мышам может удвоить их беговые способности.

Текущее исследование показывает, что митохондриальный гормон действует не только локально в мышечных тканях, но и поступает из «штаб-квартиры» метаболизма в мозге.

«Вопрос в том, "при физической нагрузке митохондрии общаются с вашим командным центром или они обходят его и говорят напрямую с органами-мишенями?" Мы показываем, что может быть и то, и другое», — пояснил Ли.