اكتشف العلماء مفتاحًا بروتينيًا يحرق الدهون ويمنع الخلايا الدهنية الجديدة

حدد العلماء في معهد وايزمان للعلوم بروتينًا يسمى MTCH2، الملقب بـ “ميتش”، والذي يبدو أنه يلعب دورًا رئيسيًا في كيفية إدارة الخلايا للطاقة وتخزين الدهون. وفي دراسة حديثة نشرت في مجلة إمبوووجد الفريق أن تعطيل هذا البروتين في الخلايا البشرية يزيد من معدل حرق الدهون والكربوهيدرات بينما يقلل أيضًا من تكوين خلايا دهنية جديدة.

وتعتمد هذه النتائج على الأبحاث السابقة التي أجريت على الفئران والتي أنتجت نتيجة مذهلة. أصبحت الحيوانات التي تفتقر إلى ميتش في عضلاتها أكثر لياقة بدنية، وطورت قدرة أكبر على التحمل، وكانت مقاومة بشكل ملحوظ للسمنة.

اكتشاف مفاجئ في الفئران

قبل عدة سنوات، قام البروفيسور أتان جروس وزملاؤه بملاحظة غير متوقعة أثناء دراسة ميتش. عندما قام الباحثون بقمع إنتاج البروتين في الأنسجة العضلية للفأر، أظهرت الحيوانات تحسينات كبيرة في تكوين الجسم.

ولم تتجنب الفئران السمنة فحسب، بل طورت أيضًا المزيد من الألياف العضلية. تستهلك هذه الألياف كميات كبيرة من الأكسجين وترتبط بتحسين القدرة على التحمل والأداء الرياضي. كان أداء الحيوانات أفضل أثناء اختبارات الإجهاد البدني وأظهرت تحسنًا في وظائف القلب أيضًا.

أثار هذا الاكتشاف سؤالا مهما. كيف يمكن لتعطيل بروتين واحد أن يحمي من السمنة ويعزز القدرة على التحمل البدني؟

للإجابة على هذا السؤال، وجه الباحثون اهتمامهم إلى الميتوكوندريا، وهي الهياكل الصغيرة داخل الخلايا التي غالبا ما توصف بأنها محطات الطاقة. تولد الميتوكوندريا الطاقة التي تحتاجها الخلايا لتعمل وتلعب دورًا مركزيًا في عملية التمثيل الغذائي، وهي مجموعة العمليات الكيميائية التي تحول الطعام إلى طاقة قابلة للاستخدام.

كيف تؤثر الميتوكوندريا على حرق الدهون

يمكن أن يكشف شكل الميتوكوندريا وتنظيمها الكثير عن كيفية إنتاج الخلايا للطاقة.

في بعض الأحيان تندمج الميتوكوندريا معًا في شبكات كبيرة مترابطة تولد الطاقة بكفاءة. وفي حالات أخرى، تظل منفصلة إلى وحدات فردية أصغر وأقل كفاءة. عندما يصبح إنتاج الطاقة أقل كفاءة، تعوض الخلايا عن طريق استهلاك كميات أكبر من الوقود، بما في ذلك الدهون والكربوهيدرات والبروتينات.

على مدار سنوات من البحث، اكتشف فريق جروس في قسم علم المناعة والبيولوجيا التجديدية في وايزمان أن ميتش يساعد في التحكم في هذه العملية من خلال تنظيم اندماج الميتوكوندريا. قدمت هذه النتيجة تفسيرا محتملا للنتائج غير العادية التي شوهدت في الفئران.

وكانت الخطوة التالية هي تحديد ما إذا كانت نفس الآلية تعمل في الخلايا البشرية.

ماذا يحدث عندما تتم إزالة ميتش؟

استخدمت الدراسة الجديدة، التي قادتها طالبة الدكتوراه سابيتا شوراسيا، تقنيات الهندسة الوراثية لإزالة بروتين ميتش من الخلايا البشرية.

وكانت النتائج مثيرة.

وبدون ميتش، انقسمت شبكة الميتوكوندريا الطبيعية إلى وحدات منفصلة. وأصبح إنتاج الطاقة أقل كفاءة، مما ترك الخلايا في ما وصفه الباحثون بحالة مستمرة من نقص الطاقة.

للوهلة الأولى، قد يبدو ذلك ضارًا. ومع ذلك، عندما يكون الهدف هو زيادة استهلاك الطاقة وتقليل تراكم الدهون، فإن هذا النوع من عدم الكفاءة يمكن أن يعمل في الواقع لصالح الجسم. يجب على الخلايا التي تكافح لإنتاج الطاقة أن تستهلك المزيد من الوقود لتلبية احتياجاتها.

ويوضح تشوراسيا: “بعد حذف ميتش، قمنا كل بضع ساعات بفحص تأثير أكثر من 100 مادة تشارك في عملية التمثيل الغذائي في الخلايا البشرية”. “لقد رأينا زيادة في التنفس الخلوي، وهي العملية التي تنتج فيها الخلية الطاقة من العناصر الغذائية، مثل الكربوهيدرات والدهون، باستخدام الأكسجين. وهذا ما يفسر الزيادة في القدرة على التحمل العضلي في التجارب السابقة باستخدام الفئران”.

تبدأ الخلايا البشرية باستهلاك المزيد من الدهون

ولأن الخلايا المعدلة تحتاج إلى المزيد من الطاقة، فقد زادت استهلاكها لمصادر الوقود المتاحة.

لاحظ الباحثون انهيارًا أكبر للدهون والكربوهيدرات والأحماض الأمينية. ووجدوا أيضًا تحولًا كبيرًا في كيفية توليد الخلايا للطاقة.

تعتمد الخلايا العادية عادة بشكل أكبر على الكربوهيدرات والبروتينات. غير أن الخلايا التي تفتقر إلى ميتش اعتمدت بشكل أكبر على الدهون كمصدر أساسي للوقود.

يوضح جروس: “لقد اكتشفنا أن حذف ميتش أدى إلى انخفاض كبير في الدهون في الأغشية”. “وفي الوقت نفسه، رأينا زيادة في المواد الدهنية المستخدمة لإنتاج الطاقة، وأدركنا أن الدهون يتم تفكيكها من الغشاء لاستخدامها كوقود. وبعبارة أخرى، أظهرنا أن ميتش يحدد مصير الدهون في الخلايا البشرية”.

تشير النتائج إلى أن ميتش يعمل كمنظم مهم يساعد في تحديد ما إذا كان سيتم تخزين الدهون أو حرقها.

منع تكوين الخلايا الدهنية الجديدة

اكتشف الباحثون تأثيرًا مهمًا آخر لإزالة ميتش.

وأظهرت دراسات سابقة أن النساء المصابات بالسمنة تميل إلى الحصول على مستويات مرتفعة من البروتين. قادت هذه الملاحظة الفريق إلى التحقق مما إذا كان ميتش قد يؤثر أيضًا على تكوين خلايا دهنية جديدة.

تنشأ الخلايا الدهنية من الخلايا السليفة المعروفة باسم الخلايا السلفية. في ظل الظروف المناسبة، تتراكم هذه الخلايا غير الناضجة الدهون وتتطور إلى خلايا ناضجة لتخزين الدهون من خلال عملية تسمى التمايز.

وعندما أزال الباحثون ميتش من الخلايا السلفية، أصبح هذا التحول أكثر صعوبة.

يوضح جروس: “عندما حذفنا ميتش من الخلايا السلفية، اكتشفنا أن البيئة التي تم إنشاؤها في هذه الخلايا لم تكن مواتية لتخليق الدهون الجديدة”. “إن تقليل القدرة على تصنيع الأغشية يمنع الخلايا من النمو والتطور والوصول إلى النقطة التي يكون فيها التمايز ممكنًا. تتطلب عملية تراكم الدهون كمية كبيرة من الطاقة المتاحة، ولكن في الخلايا التي لا تحتوي على ميتش، هناك نقص في الطاقة. بالإضافة إلى ذلك، يتم قمع التعبير عن الجينات اللازمة للتمايز، وهناك نقص في المواد الحيوية لحدوث هذه العملية. ونتيجة لذلك، يتم تقليل تمايز الخلايا الدهنية الجديدة، إلى جانب تراكم الدهون.”

بمعنى آخر، الخلايا التي تفتقر إلى ميتش لم تحرق المزيد من الدهون فحسب، بل كانت أيضًا أقل قدرة على إنشاء خلايا جديدة لتخزين الدهون.

اتجاه جديد محتمل لأبحاث السمنة

وعلى الرغم من أن هذا العمل قد تم إجراؤه على الخلايا ولا يزال بعيدًا عن أن يصبح علاجًا، إلا أن النتائج تكشف عن مسار بيولوجي قوي يؤثر على استخدام الطاقة وتخزين الدهون.

ومن خلال زيادة حرق الدهون مع الحد في الوقت نفسه من تكوين خلايا دهنية جديدة، فإن استهداف ميتش يمكن أن يوفر للباحثين في نهاية المطاف استراتيجية جديدة لمكافحة السمنة. قد يساعد هذا الاكتشاف أيضًا في معالجة أحد التحديات الأكثر إلحاحًا المرتبطة بالعلاجات الحديثة لفقدان الوزن: الحفاظ على صحة العضلات مع تقليل الدهون الزائدة في الجسم.

وشارك في الدراسة باحثون من معهد وايزمان للعلوم، وجامعة بنسلفانيا، وجامعة تكساس في سان أنطونيو.

يشغل البروفيسور أتان جروس كرسي البروفيسور ماركيتا وفريدريك ألكسندر. ويدعم بحثه أيضًا أمنون شوهام.