Може студено да топи мазнини?

От Наташа Вискара

Новородените бебета го имат. Сиви катерици и голи къртици го имат. Нарича се кафява мастна тъкан или кафява мазнина. За разлика от бялата мазнина, която просто съхранява калории, кафявата мазнина гори енергия и произвежда топлина. Помага на новородените - които не могат да потръпнат - да затоплят телата си, когато им е студено. Той също така помага на малките животни да избегнат хипотермия и да оцелеят студени зими.

Учените смятаха, че възрастните хора нямат кафява мазнина. „С увеличаването на съотношението ви се променя съотношението между повърхността и обема“, казва биологът Джон Р. Спикман, професор в Китайската академия на науките в Китай и университета в Абърдийн в Шотландия. "И така, нуждата ви от топлина намалява, колкото по-голяма става."

Но през 2009 г. изследователите откриха, че и възрастните хора имат някои от тях. Скоро след това, друго проучване установи повече кафява мазнина при слаби възрастни, отколкото при тези със затлъстяване.

Идеята, че възрастните хора имат мастни клетки, които могат да изгарят енергия, когато са изложени на ниски температури, очарова учените, особено тези, които изследват затлъстяването. Може ли някой ден просто да изпусне хапче, за да активира тази кафява мазнина и да отслабне?

„Това е нещо като мечта“, каза Спикман, който изучава затлъстяването от 20 години. Това би могло да бъде мечта за САЩ, където повече от една трета от населението е със затлъстяване и където един на единадесет души има диабет тип 2, свързан със затлъстяването.

„Съединените щати са едва девети в света по затлъстяване“, каза Спикман. „Но това е най-голямата държава, която е високо в списъка. Други страни, които се класират по-високо, са предимно малки държави. Америка е първата държава, в която има милиони и милиони затлъстели хора и затова това е огромен здравен проблем. "

големият

Скиорите практикуват тренировки за ски бягане на хълма Bagely в Дулут, Минесота. (С любезното съдействие на Университета на Минесота Дулут)

Малки пещи

Американските центрове за контрол и превенция на заболяванията (CDC) описват затлъстел човек като такъв, чийто индекс на телесна маса (ИТМ) е над 30. Нормалният ИТМ варира от 18,5 до 24,9. Състоянието увеличава риска на човек за сърдечни заболявания, инсулт, рак и диабет тип 2.

Затлъстяването и диабет тип 2 са тясно свързани, тъй като рискът от диабет тип 2 нараства с увеличаване на телесното тегло за хора от всички възрасти. Дългосрочният и нелекуван диабет тип 2 може да доведе до инвалидизиращи и животозастрашаващи усложнения, засягащи сърцето, кръвоносните съдове, нервите, очите и бъбреците. Към 2008 г. годишните разходи за медицинско обслужване на затлъстяването се оценяват на 147 млрд. Долара, а към 2012 г. разходите за диабет са 245 млрд. Долара.

Стандартното лечение на затлъстяването е да се казва на хората да ядат по-малко и да спортуват повече. Лекарите казват това на патенти със затлъстяване, докато е имало затлъстяване - и то никога не е работило. Освен това, въпреки че има няколко лекарства за затлъстяване, те обикновено трябва да бъдат оттеглени поради странични ефекти.

Въпреки това, Speakman и други изследователи на затлъстяването се чудят дали може да се лекува чрез излагане на пациентите на ниски температури. Теорията е, че студът може да активира кафявите мастни клетки на човек и че те изгарят калории, докато са включени. „Едно интересно наблюдение е, че кафявата мазнина изглежда по-обилна през зимата, отколкото през лятото“, каза Спикман. „Изглежда, че е включен сезонно.“

Speakman описва кафявите мастни клетки като „малки пещи“. При човешки бебета е открит между лопатките, около яката, близо до сърцето, бъбреците, панкреаса и трахеята. При повечето дребни бозайници клетките също са в тъканна част между раменните остриета. - Като малък радиатор отзад - каза Спикман.

"Става по-сложно", каза той. „Оказва се, че има трети тип мастни клетки, известен като бежовата клетка, защото е някъде между бяло и кафяво.“ Бежовата мастна клетка може да превключва това, което прави, според това, от което се нуждае тялото. Така че, ако тялото трябва да съхранява калории, то се превръща в бели клетки и ако тялото трябва да произвежда топлина, то може да се превърне в кафява клетка.

„Това означава, че трябва да има някакъв молекулярен превключвател, който можете да използвате, за да преобразувате тези бежови клетки от бяла форма в кафява и ние смятаме, че този превключвател може да бъде включен чрез излагане на ниски температури“, каза Спикман. Искаше да провери дали тази идея наистина държи вода. Той каза: „Ако това е вярно, колкото по-на север отивате там, където е по-студено, трябва да има по-малко затлъстяване.“

Тези изображения показват кафява мазнина (вляво) и бяла мазнина (вдясно). Кафявите мастни клетки изглеждат по-тъмни, защото съдържат множество митохондрии, органели, които превръщат кислорода и хранителните вещества в аденозин трифосфат (АТФ). Въпреки това, в кафявата мазнина протеин, наречен Uncoupling Protein 1, късо съединява производството на АТФ и кара митохондриите да отделят топлина като енергия вместо АТФ. Това позволява на кафявите мазнини да изгарят калории, както и да генерират топлина. (С любезното съдействие на Shutterstock)

Изкопаване на данни

За да проучи това, Speakman изследва разпространението на затлъстяването в Съединените щати. Той придоби данни за затлъстяването на окръжно ниво и диабет тип 2 от проучване на CDC, което се провежда от 1984 г. и включва повече от 400 000 души. Той също така намери данни за температурата на въздуха на окръг от Националната лаборатория на НАСА Oak Ridge (ORNL) Разпределен активен архивен център (DAAC). Наборът от данни включва данни за исторически климат във всички окръзи в САЩ, както и други характеристики на околната среда, като почви, качество на въздуха и водата, промишлена дейност и други фактори, които могат да бъдат свързани със здравето на човека.

„Разгледахме данните и всъщност това е вярно“, каза Спикман. „Ако просто погледнете суровия анализ, има малък ефект на температурата. И така, колкото по-студено става, толкова по-малко е затлъстяването. "

Това, което зашемети Speakman, беше разпространението на диабет тип 2. "Ако живеете в район, където средната температура е 5 градуса по Целзий [41 градуса по Фаренхайт], имате около 8 процента риск от диабет", каза той. „Докато ако живеете в район, където средната температура е 22 градуса по Целзий [72 градуса по Фаренхайт], тогава това е около 12 процента шанс.“

Въпреки това, Speakman трябваше да елиминира други фактори в топлите зони, които може да причиняват затлъстяване и диабет - фактори, които нямат нищо общо с температурата. „Класическите фактори, свързани със затлъстяването и диабета, са бедността и расата“, каза той. „Искахме статистически да премахнем тези ефекти и да видим дали температурата все още има ефект.“

След пускането на числата връзката между температурата и затлъстяването напълно изчезна. "Цялата тази идея, че може да успеете да изкарате хапче и то ще включи всичките ви бежови мастни клетки и те ще изгорят всичките ви мазнини, вероятно няма да работи", каза той. „Това е някак разочароващо, защото първоначално това беше мотивацията, но това, което беше невероятно, беше, че ефектът от диабета все още е налице.“ Това, което започна за Speakman като намерение да намери лечение за затлъстяване, доведе до възможен път за лечение на диабет тип 2.

Speakman смята, че това може да се дължи на факта, че кафявите мастни клетки използват много глюкоза за производство на топлина. При диабет тип 2 тялото не използва правилно инсулина, причинявайки инсулинова резистентност. Панкреасът компенсира това, като произвежда допълнителен инсулин за управление на високите нива на глюкоза в кръвта. С течение на времето панкреасът няма да може да се справи и да произведе достатъчно инсулин, за да поддържа кръвната глюкоза на нормални нива. Така че, кафявите мастни клетки могат да предпазят пациентите от диабет. „Когато ядете нещо сладко, кафявата мазнина действа като вид буфер, който може да попие цялата тази глюкоза“, каза Спикман. "Така че, не оказвате толкова голям натиск върху производството на инсулин."

Тези парцели показват данните на ниво окръг (за 2651 американски окръга) за затлъстяване (отгоре) и диабет тип 2 (отдолу), коригирани за нива на затлъстяване, бедност и раса спрямо средната годишна температура в градуси по Целзий. (С любезното съдействие J. R. Speakman и S. Heidari-Bakavoli, 2016, Научни доклади)

Студено лечение

Други изследователи също се насочват към връзката между кафявите мазнини и диабета тип 2. Приблизително в същия период, в който Спикман провежда своето проучване, изследователи от Холандския университет в Маастрихт излагат осем пациенти с диабет тип 2 на студена среда от 14 до 15 градуса по Целзий (57 до 59 градуса по Фаренхайт) в продължение на десет дни. Инсулиновата чувствителност на пациентите се е подобрила с до 43 процента - значително подобрение. Странното обаче е, че изследователите наблюдават само малко увеличение на активирането на кафявите мазнини на пациентите след лечението със студ.

Докато изследването на Speakman и холандското проучване сочат към възможно лечение на диабет тип 2, Speakman каза: „Долната линия изглежда е много по-сложна от тази проста идея, че студът включва вашата кафява мастна тъкан и лекува диабета ви. ”

"Може да е нещо друго", каза Спикман. „Възможно е излагането на студ да увеличи способността ви да изхвърляте глюкозата в мускулите си.“ Възможно е също така, защото хората, които живеят по-на север, получават повече слънчева светлина и витамин D поради дългите летни дни. "Това може да повлияе на диабета", каза Спикман. Хората с диабет тип 2 обикновено имат ниски нива на витамин D в сравнение с хората, които нямат заболяването.

И докато нидерландското проучване е обнадеждаващо, Speakman признава, че не е практично да се лекуват хора с диабет, като се забиват в студени помещения. В това проучване субектите трябваше да седят в студена стая до шест часа на ден. „Възможно е да има и други сложни проблеми, тъй като диабетиците имат лоша периферна циркулация“, каза Спикман. „Бихте могли да подобрите диабета, но бихте могли да предизвикате някои други проблеми с кръвообращението в краката. Трябва да помислим малко по-внимателно. "

Следващата стъпка на Speakman е да обмисли какво може да означава неговите констатации за Съединените щати по отношение на здравната политика и управлението. В идеалния случай по-топлите държави трябва да отделят повече пари за справяне със заболявания, които могат да бъдат предизвикани от високи температури. „Това може да има последици по отношение на глобалното затопляне“, каза Спикман. „Ако предсказваме, че щатите ще получат повишаване на температурата и ако това е причинно-следствена връзка, това вероятно ще доведе до увеличаване на разходите за диабет тип 2“.

Табела в Ню Йорк призовава пътуващите да се качат по стълбите за здравето си. (С любезното съдействие Л. Бертън/Flickr)

Препратки

Hansen, M. J. W., J. Hoeks, B. Brans, A. A. J. J. van der Lans, G. Schaart, J. J. van den Driessche, J. A. Jörgensen, et al. 2015. Краткосрочната студена аклиматизация подобрява инсулиновата чувствителност при пациенти със захарен диабет тип 2. Nature Medicine 21: 863–865. doi: 10.1038/nm.3891.

Olson, R. J., C. J. Emerson и M. K. Nungesser. 2017. Геоекология: Данни за околната среда на окръжно ниво за САЩ, 1941–1981. ORNL DAAC, Oak Ridge, TN, САЩ. doi: 10.3334/ORNLDAAC/656.

Speakman, J. R. и S. Heidari-Bakavoli. 2016. Диабет тип 2, но не разпространението на затлъстяването е положително свързано с околната температура. Научни доклади 6: 30409. doi: 10.1038/srep30409.

За повече информация

NASA Oak Ridge National Laboratory Distributed Active Archive Center (ORNL DAAC)

Относно данните
Набор от данни Геоекология: Данни за околната среда на окръжно ниво за Съединените щати, 1941 до 1981
Резолюция Окръжно ниво
Параметър Средномесечни температури
DAAC NASA Oak Ridge National Laboratory Distributed Active Archive Center (ORNL DAAC)

Страница Последна актуализация: 28 юли 2020 г. в 16:29 ч. EDT